可热粘合纤维的制造方法技术

一种可热粘合纤维的制造方法，该方法包括，使熔融的纤维级聚合物在喷丝板的一或多个小孔处及纺丝线路的上部暴露于电磁辐射中，由此制得该纤维。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纤维的制造方法，特别是涉及一种纤维级材料的。许多热塑材料的纤维经各种加工广泛地应用于制造热粘合产品，如无纺织物。这些方法，例如辊压和纺粘法，要求所用的纤维具有在低于其特定原料聚合物的熔点温度下作热粘合的能力，并要求该纤维及其制品耐老化、泛黄及由烟气褪色及氧化引起的变色。迄今为止，已有人作出多种努力以改善纤维的热粘合性能，例如，在纤维级聚合物中掺入添加剂，提高纺丝温度，形成具有双组份的纤维及对纤维的表面作处理。例如，Pellegrini等人的第4，473，677号美国专利公开了一种方法，该方法在聚烯烃中添加一种3，3′，4，4′-二苯甲酮四羧酸二酐或其烷基衍生物，以改善由该聚烯烃制得的纤维的热粘合性能。然而，在升高的温度下进行纺丝时产生了实质性的问题，从而要求以较低的速度进行纺丝。另一种尝试是，对纤维级聚合物添加低熔点材料，如低聚物或蜡等，然而，这样作的缺点是，须改进工艺以保证上述材料的合适混合比例，使纤维中不形成胶体。在用两种不同组份制造纤维的探索中，所述纤维中之一种组份的熔点低于另一组份，并覆盖于具有较高熔点的另一组份的表面。这些纤维通常被称为“皮芯型”或“并列型”双组份纤维。其中，较低熔点的组份可在低于该纤维芯部件材料的熔点的温度下发生热粘合。另一种方法是当纤维形成后，即对该纤维表面进行改性处理。典型地，这些纤维只含一种纤维级聚合物，如“皮层纤维(Skin fiber)”。对该纤维表面所作的改性处理可以多方法进行，如辐射、等离子体处理、臭氧处理，电晕(放电)处理或化学处理。在典型的熔融纺丝的工艺中，将聚合物在挤出机中加热至其熔点温度，熔融聚合体经纺丝泵加压作用以一恒定速率，通过一具有一个或更多所需孔径小孔的喷丝板由此制得该熔融聚合物的长丝。该熔融聚合物长丝从所述喷丝板挤出口处进入冷却气体-通常是空气中。该熔融聚合物长丝因冷却而凝固形成纤维。依所用纺丝方法不同，上述纤维可直接铺制成纤维网并被粘合，就像在纺粘法中的那样。或者，在一长程纺丝工序中，将该些纤维集束，且，如果希望的话，将该些纤维拉伸使纤维的大分子结构取向，再卷绕在筒管上。分别进行粘合或辊压。通常，如需对该长丝或纤维作任何改性处理，例如，用化学处理或辐射处理等实现表面改性，则这种对纤维或长丝的改性处理在熔融聚合物长丝冷却、固化、形成纤维之后进行，或在该预成形纤维本身上进行。现已发现，纤维的可热粘合性能可在长丝成形过程中，通过对该纤维级聚合物进行处理而增强而不是在长丝或纤维形成之后再对其进行处理。本专利技术的方法并不局限于任何将树脂熔融并制成纤维的具体的纤维制备方法。如，长程纺丝法、短程纺丝法、纺粘法及熔喷法等纤维制造法。所述纺丝方法也不限于在任一特定的纺丝环境下进行，例如，不论是否存在或缺少氧或氮。本申请人发现，当长丝从喷丝板的小孔中挤压出时，立即以电磁辐射对该熔融聚合物长丝进行照射，即可以在较低的纺丝温度和较高的纺丝速率下纺制具有较高的可热粘合性能的纤维。因此，本专利技术在于提供一种改进了的制造可热粘合纤维的方法，该方法包括将熔融聚合物长丝在喷丝板挤出口处曝露于1×10-4-100w/cm2的电磁能量辐射下。附图说明图1为本专利技术中所用的熔融纺装置的示意流程图。此外，“喷丝板挤出口处”(Spinneret face)包括纺丝线之上部及该喷丝板上熔融材料从中挤出的具有所需孔径的一或多个小孔出口处。此处所用“纤维级聚合物”一词意指任何可纺成丝形成纤维的聚合物。参照图1，图1显示了根据本专利技术的典型的用于制备纤维的熔融纺装置。在该图中，纤维级聚合物被装入料斗1中，并喂入已知的或通常类型的挤出机2中。该挤出机包括单根或复式螺杆，并装有可调节沿套筒长度方向的各区域套筒温度的控制装置。在该挤压机中，聚合物被加热至其熔点温度。然后，该熔融的聚合物被喂入计量泵3，该泵以恒定的速率将该熔融聚合物送至一含一个或多个小孔的已被加热的喷丝板4，该熔融的聚合物流体从喷丝板处向下挤出形成长丝，并暴露于来自辐射源5的电磁辐射下。该辐射源的设置使该辐射源能包围整个喷丝板挤出面。然后，该熔融聚合物长丝冷却凝固为纤维6。由本专利技术的上述方法生成的长丝通常组成不同粗细的一根、或多根纤维。由一根长丝形成的纤维一般称作单丝纤维，而由多根长丝形成的纤维一般称作复丝纤维。根据本专利技术的方法制得的纤维的纺丝旦尼尔数范围为不到1至至少50dpf(单丝旦尼尔)。旦尼尔指9000米长度的纤维的重量克数。可用于本专利技术的形成纤维的聚合物可以是任何通常用于制造纤维的聚合物。较好的，该纤维级聚合物是聚乙烯、聚丙烯、丙烯和乙烯的无规共聚物、聚异丁烯、聚酰胺，聚酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯及上述聚合物的混合物，最好是聚丙烯及丙烯和乙烯的无规共聚物。在本专利技术的方法中，电磁辐射可以是紫外线、可见光或红外的辐射。照射至长丝的辐射总能量，即其照射度，可由改变辐射源与长丝间的距离、辐射源所发波长，及改变该辐射源的动力、强度而加以调节。在本专利技术中，照射至长丝的电磁能总能量为1×10-4-100w/cm2，较好地为1×10-2-50w/cm2，最好为1×10-1-10w/cm2另外，可在于制造本专利技术的热粘合纤维的成纤聚合物中掺入通常的添加剂。这些添加剂包括稳定剂，抗氧化剂，防滑剂，抗静电剂，阻燃剂，成核剂，颜料，防污剂，光敏剂等等。参照下面本专利技术的实施例，并进一步详细说明本专利技术。实施例1用100ppm的Irganox 1010的四甲烷稳定剂、1000ppm重量的Irgafos 168的三-(2，4-二-叔丁基苯基)亚磷酸盐稳定剂及1000ppm重量的硬脂酸钙稳定的Profax P-165丙烯均聚物纤维由下制得将该聚合物组分在氮气保护下装入料斗，喂入单螺杆挤出机，将该聚合物成份加热至其熔点。该熔融聚合物喂至计量泵，在加压下以恒定速率泵送该聚合物至-0.020英寸孔径的小孔的喷丝板。从该喷丝板小孔向下挤出的该熔融聚合物长丝暴露于0.88w/cm2的紫外辐射中。冷却后，该熔融的聚合物长丝凝固形成单丝，卷绕于导辊上。上述加工的条件如下挤出机喂入区温度 220℃计量泵温度 300℃喷丝板温度 300℃纤维纺丝旦尼尔 2g/9000m导辊卷绕速度 1000m/分对按上述方法制得的单丝纤维，再按如下程序测其粘合强度将纤维切成400mm长，其称重为0.160-0.170克之间。将该纤维作机械捻合80捻，对折。再对该对折的纤维束手工加上6个捻回，使其作自身卷绕(Wrap round itselp)。将该试样置于Sentinel Model 1212热密封器中并在所需的温度、40psi压力下粘合1.50秒。在-Instron Model 114通用式测试仪上记录出分离该粘合试样所需的力(克)。其结果示于下述表1。比较例1按实施例1的方法，使用同样原料和加工条件制取纤维，唯不同之处在于，从喷丝板挤出口处涌向下方的熔融聚合物长丝未暴露于紫外线辐射之中。制得用于粘合强度测试的纤维试样，并按实施例1中所列方法进行测试。其热粘合测试结果示于下列表1。表1粘合温度135℃ 140℃ 145℃ 150℃实施例1 528g 553g 896g 1650g比较例1 328g 402g 556g 9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可热粘合纤维的制造方法，该方法包括将熔融聚合物挤压通过一至少具有一个小孔的喷丝板，熔融的聚合物流体从所述小孔挤出后连续地凝固形成纤维，其特征在于，在上述方法中，将熔融聚合物长丝暴露于１×１０↑［－４］－１００ｗ／ｃｍ↑［２］能量的电磁辐射中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克J埃文，
申请(专利权)人：蒙岱尔北美股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]