低熔點纖維的開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀

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(1.紹興文理學(xué)院紡織服裝學(xué)院，浙江紹興 312000；2.紹興文理學(xué)院浙江省清潔染整技術(shù)研究重點實驗室，浙江紹興 312000；3.東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海 201620)

低熔點纖維約20世紀(jì)70年代問世，它是一種合成纖維，具有較低的熔點，用于熱熔粘結(jié)等材料及其制品的開發(fā)，通?？捎删埘?、聚酰胺、聚丙烯等聚合物共聚、共混或改性后，經(jīng)熔融紡絲法制得。這類纖維因其自身高溫熔融，無需化學(xué)粘合劑，從而減少污染、降低成本，作為熱熔粘結(jié)材料，頗受歡迎，廣泛應(yīng)用于高檔服裝、家用紡織品、醫(yī)用衛(wèi)生、工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域。當(dāng)前，國內(nèi)在低熔點纖維的開發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域與國外先進(jìn)水平還存在差距，主要表現(xiàn)在低熔點纖維創(chuàng)新開發(fā)不足、產(chǎn)品手感不夠柔軟等。因此本文對目前低熔點纖維生產(chǎn)工藝及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了整理與分析，以求掌握各種低熔點纖維的優(yōu)缺點，為低熔點纖維的應(yīng)用與產(chǎn)品開發(fā)提供幫助。

1 低熔點纖維種類

低熔點纖維按組分特點可分為單組分低熔點纖維和復(fù)合組分低熔點纖維。單組分低熔點纖維根據(jù)組分原料不同主要包括聚丙烯、聚酯、聚酰胺等低熔點纖維；復(fù)合組分低熔點纖維根據(jù)組分原料不同主要包括聚烯烴類復(fù)合纖維、聚酯類復(fù)合纖維兩大類。復(fù)合低熔點纖維進(jìn)一步根據(jù)截面差異可分為皮芯型[1]，并列型[1]，海島型[2]和桔瓣型[3]等。目前市場上主要的低熔點纖維種類及代表產(chǎn)品見表1所示。

表1 市場上主要的低熔點纖維種類及代表產(chǎn)品

2 常見低熔點纖維制備及性能特點

2.1 低熔點聚丙烯纖維

單組分低熔點聚丙烯纖維主要是以聚丙烯為基本原料，添加某種低熔點聚合物，如PE、EVA、聚丁烯等進(jìn)行共混紡絲，并采用特殊的拉伸工藝和潤滑劑而制得。影響聚丙烯纖維可紡性及粘結(jié)能力的因素主要有聚丙烯原料特性、原料配比、添加劑的種類、共混加熱溫度、冷卻工藝條件等。選用稍低熔融指數(shù)和分子量分布大的聚丙烯、采用緩冷成形工藝條件是提高聚丙烯纖維粘合性能的技術(shù)關(guān)鍵，原料的配比和添加劑的選用影響低熔點聚丙烯纖維形成和紡絲穩(wěn)定[4]。因此根據(jù)不同原料構(gòu)成與特征確定合適的共混紡絲工藝條件仍是生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)高粘性聚丙烯纖維面臨的難題。

單組分低熔點聚丙烯纖維應(yīng)用常選用細(xì)旦纖維，一般用于用即棄衛(wèi)生醫(yī)用制品，這是因為細(xì)旦纖維適用于生產(chǎn)手感柔軟而薄型的產(chǎn)品。但纖維在使用時不耐干洗和消毒，應(yīng)用受限。未來應(yīng)更多關(guān)注低粘合溫度、寬粘合溫度范圍的柔軟手感聚丙烯纖維，以拓展纖維的應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用層次。

2.2 低熔點聚酯纖維

低熔點聚酯可通過共混法和共聚法紡絲而得。共混法是對聚酯進(jìn)行物理改性，在聚酯基體中混入助劑或其他組分，以降低熔點；共聚法是指在聚酯的縮聚過程中，加入改性組分，以降低聚酯熔點。目前大多采用共聚法生產(chǎn)低熔點聚酯纖維，而該方法中各類改性組分添加對共聚酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、結(jié)晶性能影響較大。改性組分大體上可分為兩類，一類為改性酸組分(第三組分)，如間苯二甲酸、己二酸、癸二酸等，目的是降低分子鏈的規(guī)整性，從而降低熔點；另一類為改性醇組分(第四組分)，如己二醇、丁二醇、聚乙二醇等，其目的是提高分子鏈的柔順性，改善結(jié)晶性能，同時降低熔點[9]。生產(chǎn)中常同時添加第三組分與第四組分，并通過控制改性組分的含量配比，以制得理想的低熔點聚酯纖維，如修福曉等[10]向常規(guī)聚酯結(jié)構(gòu)中引入第三組分雙羥端基和第四組分丁二醇，成功合成可用于紡絲的低熔點聚酯，熔點為128 ℃。

低熔點聚酯因改性組分的加入導(dǎo)致結(jié)晶度降低，造成紡絲困難，因此對紡絲工藝過程的控制極其關(guān)鍵，值得注意的是：低熔點聚酯切片軟化點遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水的沸點，切片受熱極易粘結(jié)，采用真空干燥系統(tǒng)，嚴(yán)格控制干燥溫度，充分提高干燥的真空度和干燥時間，從而降低切片含水率，防止切片在使用過程中再次吸濕，從而確保紡絲的順利進(jìn)行[11]；偏低紡絲速度與拉伸溫度有利于減少長絲斷頭率[12]。此外，紡絲各區(qū)溫度的合理選擇仍是紡絲取得成功的關(guān)鍵，主要應(yīng)根據(jù)聚酯的熔融性質(zhì)、熔點、特性粘度、熔體溫度和各加熱區(qū)相應(yīng)螺桿部分所起的作用等進(jìn)行綜合確定[13]。未來低熔點聚酯纖維開發(fā)應(yīng)進(jìn)一步選擇合適的第三、第四單體及其配比，以提高結(jié)晶度，降低結(jié)晶溫度，改善紡絲可紡性。

未來應(yīng)更多探索低熔點聚酯纖維的分子結(jié)構(gòu)與組分設(shè)計對粘結(jié)性、耐溶劑性、耐水洗及干洗等性能的影響，以開發(fā)一種低成本、高粘結(jié)性能的低熔點聚酯纖維，替代部分低熔點聚酰胺纖維在熱熔膠領(lǐng)域的應(yīng)用，實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)成本的降低。

2.3 低熔點聚酰胺纖維

低熔點聚酰胺主要是通過共聚或共混改性得到，還可從植物廢料中再生而制得[14]。其中低熔點共聚酰胺屬于無規(guī)聚合物，結(jié)晶度及纖維軟化點低，易產(chǎn)生粘結(jié)，卷繞退繞較困難。改善低熔點共聚酰胺長絲可紡性及性能主要通過選擇合適的共聚酰胺切片的預(yù)結(jié)晶溫度、噴絲板參數(shù)、紡絲工藝及牽伸工藝等實現(xiàn)。此外，在特種油劑保護(hù)下，選擇低紡絲卷繞速度可避免纖維在紡絲時產(chǎn)生粘結(jié)現(xiàn)象，確保順利退繞，減少斷頭和毛絲現(xiàn)象[15]。

低熔點聚酰胺纖維熔點低，熱粘合強(qiáng)度高，手感柔軟，熔程范圍窄，具有優(yōu)良的耐磨、耐溶劑、耐洗滌性能[16]；聚酰胺分子結(jié)構(gòu)中存在酰胺基、羧基及氨基，分子鏈具有極強(qiáng)性，對許多極性材料都有很好的粘結(jié)性。低熔點聚酰胺纖維廣泛應(yīng)用于高檔服裝粘合襯和潔凈用材料，但由于纖維吸濕性差，易產(chǎn)生靜電，危害人體健康和設(shè)備，后道需要對織物進(jìn)行抗靜電處理，這導(dǎo)致了產(chǎn)品開發(fā)工序增加，提高產(chǎn)品開發(fā)成本。因此具有抗靜電特性的低熔點聚酰胺纖維是未來開發(fā)的重要方向。

2.4 復(fù)合纖維

復(fù)合纖維是指由兩種或兩種以上不同熔點和組分的成纖高聚物熔體采用復(fù)合紡絲技術(shù)制成的纖維，以皮芯型結(jié)構(gòu)(如同心型、偏心型和并列型等)居多，皮層組分比芯層組分熔點低，在一定工藝條件下，皮層起粘合作用，而芯層保持主體纖維形態(tài)。常見的皮芯復(fù)合纖維有：PE/PP、PE/PET、LMPET/PET等；常見的皮芯比例有50/50，20/80，30/70等。

復(fù)合纖維因低熔點組分的存在，使得主體纖維難以定型，導(dǎo)致加工工藝較為復(fù)雜，受復(fù)合比、干燥工藝、紡絲溫度、拉伸倍數(shù)等因素影響。低熔點復(fù)合纖維紡絲時，復(fù)合纖維的皮芯比例高低決定了纖維粘結(jié)性能的優(yōu)劣。皮芯比例過高導(dǎo)致紡絲困難，纖維的強(qiáng)力下降；皮芯比例過低會使皮層破裂，一般采用50∶50。在干燥時，采用真空轉(zhuǎn)鼓干燥系統(tǒng)，并適當(dāng)延長干燥時間，解決切片干燥粘連問題[17]。復(fù)合纖維紡絲過程中為避免兩種熔體溫差過大而影響可紡性和卷繞質(zhì)量，應(yīng)考慮選用螺桿擠出溫度相近的熔體[18]。適宜的拉伸倍數(shù)，可使纖維取向度良好，晶型穩(wěn)定，因此可根據(jù)產(chǎn)品需要，選擇合適的拉伸倍數(shù)。

與單組分低熔點纖維相比，低熔點復(fù)合纖維因組分差異存在潛在卷縮性，其卷縮形態(tài)隨原料品種、組分比例、拉伸條件而改變[19]。因此低熔點復(fù)合纖維開發(fā)過程中應(yīng)通過選擇合適的高聚物分子量、原料配比和拉伸比大小，使纖維不產(chǎn)生蜷縮。低熔點復(fù)合纖維在一定加熱溫度下存在表面熔融而芯層不熔的現(xiàn)象，低熔點組分起粘結(jié)作用，高熔點組分維持纖維形態(tài)，故可提高被粘結(jié)制品的強(qiáng)度和性能，相比單組分低熔點纖維有更為廣闊的應(yīng)用前景。

3 低熔點纖維的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 服用織物產(chǎn)品

利用低熔點纖維熱熔黏結(jié)的特點，混入一定比例的低熔點纖維，可在一定程度上提高纖維之間的抱合性，防止纖維滑移，且不影響織物原有風(fēng)格。如：采用低熔點雙組分滌綸長絲與主原料交織，能夠改善緯編針織產(chǎn)品的脫散性[20]；羊毛織物因羊毛纖維的鱗片結(jié)構(gòu)，織物存在氈縮的現(xiàn)象，若采用化學(xué)整理的方法來改善氈縮性能不僅破壞織物手感且對環(huán)境產(chǎn)生污染，用ES纖維以不同比例和羊毛混紡經(jīng)熱處理之后，尺寸穩(wěn)定性和防氈縮性能均得到了明顯地提高，改善了精紡毛織物的洗可穿性能，實現(xiàn)綠色整理[21]。此外，將低熔點聚酯纖維按照一定比例與絲絨混紡，經(jīng)熱處理后，能提高混紡絲絨的強(qiáng)度和抱合力，有助于保護(hù)絲絨，起到抗起毛起球作用[22]。綜合而言，低熔點纖維在服用織物中的合理運用，既能保持原織物穿著舒適的特點，同時又避免原有織物本身易起毛起球、易氈縮、易脫散等缺點，滿足了消費者追求多樣化、高檔化的要求，但低熔點纖維種類選擇與添加量對紗線的增強(qiáng)機(jī)制、織物服用舒適性與機(jī)械性能的影響仍是后續(xù)研究的重點。

3.2 非織造產(chǎn)品

低熔點纖維在非織造產(chǎn)品中主要作用是纖維加熱熔融后起粘結(jié)固化作用，能保持非織造布固有的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮主體纖維的物理化學(xué)性能，從而拓寬非織造產(chǎn)品的應(yīng)用范圍。低熔點纖維非織造產(chǎn)品常采用熱風(fēng)粘合和熱軋粘合兩種方式，其中熱風(fēng)粘合有助于融化纖維表面，增加纖維間接觸面積，可開發(fā)蓬松性高的非織造產(chǎn)品；熱軋法粘合在壓力作用下達(dá)到纖維粘合加固目的，可生產(chǎn)高強(qiáng)度的非織造產(chǎn)品。研究表明[23]，低熔點纖維的用量與非織造產(chǎn)品的強(qiáng)度緊密相關(guān)，同時受纖維的雜亂度、加熱壓力、加熱溫度、時間和冷卻時間影響。

在服用家紡領(lǐng)域，低熔點纖維主要用于服裝用襯布、粘合襯，以及床上保暖用品等開發(fā)，如低熔點聚酰胺纖維廣泛應(yīng)用于熱軋法制造粘合襯，選用不同熔點范圍的纖維品種以滿足不同用途需要，用于外衣及薄型面料服裝開發(fā)，可簡化成衣工藝；利用復(fù)合纖維，生產(chǎn)熱熔無膠棉，大大降低了無膠棉的生產(chǎn)成本，因不含化學(xué)粘合劑，產(chǎn)品性能和檔次高，替代噴膠棉成為保暖棉市場的主導(dǎo)產(chǎn)品[24]。此外，在生產(chǎn)中加入低熔點熱粘合纖維，采用熱風(fēng)法開發(fā)熱風(fēng)絮片，具有質(zhì)量輕盈和保暖性好等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于御寒服裝和床上用品等領(lǐng)域，未來應(yīng)更多關(guān)注低熔點纖維與其他如中空、卷曲等纖維的配合使用，以開發(fā)設(shè)計更多新型復(fù)合絮片產(chǎn)品，提升了產(chǎn)品的檔次和經(jīng)濟(jì)附加值。

在衛(wèi)生用品領(lǐng)域，主要用于醫(yī)用衛(wèi)生的表面材料；工業(yè)領(lǐng)域，主要用于過濾材料，絕緣材料等；在土木工程領(lǐng)域，主要用于片材、排水裝置、覆蓋材料。如低熔點聚丙烯纖維生產(chǎn)的非織造產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于醫(yī)用衛(wèi)生領(lǐng)域，但產(chǎn)品的柔軟性、抗靜電性和滲水性仍需進(jìn)一步提升，因此，研制新型低粘結(jié)溫度柔軟型聚丙烯纖維是解決的關(guān)鍵。桔瓣型低熔點纖維非織造產(chǎn)品具有柔軟、懸垂性和蓬松性好的特點，主要應(yīng)用于汽車紡織品及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域，如PU基布和醫(yī)用繃帶等[25]；海島型低熔點纖維非織造產(chǎn)品吸水性好，強(qiáng)力低，主要應(yīng)用于美容面膜、過濾材料等領(lǐng)域[26]。未來可開發(fā)超細(xì)低熔點纖維非織造產(chǎn)品，提高產(chǎn)品比表面積，改善產(chǎn)品手感，可嘗試應(yīng)用于高精密度過濾材料及高級擦拭布等領(lǐng)域。

3.3 復(fù)合材料及其他產(chǎn)品

低熔點纖維在產(chǎn)品開發(fā)中可作為增強(qiáng)基材、利用其熱粘結(jié)作用開發(fā)復(fù)合材料及其它產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于造紙行業(yè)、汽車工業(yè)、包裝材料等領(lǐng)域。在造紙過程中，低熔點復(fù)合纖維以其化學(xué)穩(wěn)定性、使用方便，成為造紙新纖維原料品種，主要用作粘合劑，適用于制作有高濕強(qiáng)度要求的紙張，拓寬了紙品的應(yīng)用領(lǐng)域，如熱封型茶葉濾紙等[27]；低熔點纖維可用于天然植物纖維復(fù)合材料的開發(fā)，并應(yīng)用于建筑及土工、汽車及裝飾材料、過濾材料和包裝材料，如椰殼纖維復(fù)合材料開發(fā)中，加入低熔點丙綸纖維可彌補(bǔ)了椰殼纖維強(qiáng)度低，熱穩(wěn)定性差的缺點[28]；將黃麻纖維與低熔點纖維PLA混合后按一定工藝成型，可制得可生物降解的環(huán)境友好型復(fù)合地膜，解決地膜難以降解和污染土壤問題，對麻地膜的發(fā)展具有積極意義，也適用于用作環(huán)保購物袋及包裝材料的開發(fā)[29]。此外，利用低熔點纖維熱粘結(jié)性，可以把木棉固結(jié)成絮，防止長時間存放引起的纖維間滑移，使材料浮力穩(wěn)定，并使材料的耐壓縮性能得以改善[30]。未來在復(fù)合材料開發(fā)方面，應(yīng)重點關(guān)注低熔點纖維與復(fù)合材料的界面特性、掌握低熔點纖維對復(fù)合材料的機(jī)械性能的影響規(guī)律，以開發(fā)高性能的復(fù)合材料，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。

4 結(jié) 語

低熔點纖維在服用、家紡、產(chǎn)業(yè)用等領(lǐng)域的應(yīng)用極大拓展了現(xiàn)有產(chǎn)品開發(fā)模式，豐富了產(chǎn)品種類，已展現(xiàn)出廣闊的市場前景。但低熔點纖維在制備方面仍有提升空間，未來應(yīng)注重與開發(fā)高粘性纖維，低加工溫度、寬加工范圍和高加工速度以適應(yīng)產(chǎn)品向高速、高效發(fā)展的趨勢；開發(fā)不同外觀及風(fēng)格的差別化低熔點纖維品種，如超細(xì)纖維、中空纖維、易染纖維等低熔點纖維，提高低熔點纖維的性能，使低熔點纖維具有良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和廣闊的應(yīng)用前景。在低熔點纖維后續(xù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)與應(yīng)用方面，應(yīng)重點解決多元組分低比例混合均勻性問題，探索低熔點纖維與其他纖維的合理科學(xué)選用，研究低熔點纖維種類及比例對產(chǎn)品的性能的影響規(guī)律，以開發(fā)出更柔軟、更高強(qiáng)度、更優(yōu)服用性能的低熔點纖維產(chǎn)品。

[1] 楊兆湘.復(fù)合纖維的開發(fā)與應(yīng)用[J].合成纖維,1997(6):35-36.

[2] 金立國.海島型復(fù)合纖維的開發(fā)與現(xiàn)狀[J].合成纖維,2002,31(6):3-4.

[3] 盧志敏,錢曉明.桔瓣型雙組分紡粘法非織造布的開纖方法及開纖效果評價[J].現(xiàn)代紡織技術(shù),2011(5):62-64.

[4] 虞彭德,張炳國.新型熱粘合丙綸短纖維的試制[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,1998(11):19-23.

[5] 林生兵,姚峰,瞿中凱,等.低熔點聚酯的合成與性能研究[J].合成纖維工業(yè),2005,28(2):13-16.

[6] 高楊.新型低熔點錦綸復(fù)合紡纖維研究[D].北京:北京服裝學(xué)院,2013.

[7] 王紅,斯堅.ES纖維的發(fā)展及在非織造布領(lǐng)域的應(yīng)用[J].非織造布,2008,16(2):37-38.

[8] 俞海峰,楊美桂.33.3 dtex/24f低熔點PET皮芯纖維的生產(chǎn)工藝探討[J].合成纖維工業(yè),37(5):72-73.

[9] 姚玉元,崔連臣,江長明,等.低熔點PTT的合成[J].紡織學(xué)報,33(5):1-4.

[10] 修福曉,趙國棵.低熔點共聚酯的合成及性能研究[J].合成纖維工業(yè),2006,29(2):12-15.

[11] 姚峰,林生兵,瞿中凱,等.低熔點聚酯復(fù)合紡絲研究[J].合成纖維工業(yè),2003,26(4):8-10.

[12] 胡國梁,程貞娟,黃志超.低熔點共聚酯的研制[J].紡織學(xué)報,23(4):55-56.

[13] 曾新,楊瑞玲,楊昕.低熔點聚酯纖維的紡絲工藝研究[J].合成纖維,2004,33(1):19-20.

[14] SHKURENKO S I, KHARITONOV V M, KHAR’KOV B.A, et al. Preparation of a modified low-melting fibre-forming polyamide[J].Fibre Chemistry,1984,15(5):345-346.

[15] 徐德增,郭靜,蔡月芬.低熔點共聚酰胺紡絲油劑的研究[J].合成技術(shù)及應(yīng)用,10(4):6-8.

[16] 毛雪峰,錢楊,蔣佳莉,等.低熔點聚酰胺的制備與性能[J].紡織學(xué)報,37(3):7-10.

[17] 錢軍.聚酯低熔點皮芯復(fù)合短纖維生產(chǎn)工藝探討[J].合成纖維,2005,34(7):31-34.

[18] 余曉蔚,王華平,湯建中.皮芯復(fù)合纖維及其成形理論[J].聚酯工業(yè),1999,12(3):1-5.

[19] 王顯樓.低熔點熱融粘結(jié)纖維[J].合成纖維,1990(4):40-47.

[20] 孔繁貞,徐英蓮.利用低熔點滌綸改善針織物脫散性方法研究[J].針織工業(yè),2012(1):12-15.

[21] 張旭慧,趙國樑,殷瑞賢,等.羊毛/低熔點皮芯復(fù)合纖維混紡織物性能研究[J].毛紡科技,2007(2):42-46.

[22] 費長書,王靖,王小華,等.熱粘合PET對絲絨抗起毛起球性能影響的研究[J].當(dāng)代化工,2014,43(12):2532-2534.

[23] 張景清.非織造布生產(chǎn)中低熔點滌綸的開發(fā)應(yīng)用[J].金山油化纖,1995,14(2):52-56.

[24] 鄭海其,于雪中.無膠棉的纖維、性能及應(yīng)用前景[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品,2000,18(113):38-39.

[25] 趙永霞.雙組份紡粘技術(shù)的新進(jìn)展[J].紡織導(dǎo)報,2008(6):104-108.

[26] 來侃,張建春,張華,等.一種低熔點聚酰胺復(fù)合纖維及其制備方法:中國,103074701A[P].2013-05-01.

[27] 張春林,王虹,陸燕華.低熔點復(fù)合纖維在造紙中的應(yīng)用[J].湖北造紙,2010(3):14-15.

[28] 王威.椰殼纖維/低熔點丙綸復(fù)合材料的制備及其性能研究[D].天津:天津工業(yè)大學(xué),2011.

[29] 羅慧,張磊,林志行.薄型黃麻/低熔點纖維復(fù)合地膜材料的研制[J]紡織學(xué)報,2013,34(5):47-51.

[30] 肖紅,衣衛(wèi)京,施楣梧.木棉/低熔點纖維成絮復(fù)合浮力材料的研發(fā)[J].紡織導(dǎo)報,2005(2):60-61.