專利名稱：：改質(zhì)共聚物及以其改質(zhì)的鞘層材料及芯鞘型復(fù)合纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種復(fù)合纖維，特別是涉及一種與天然纖維的熱熔粘著性高的芯鞘型復(fù)合纖維。
背景技術(shù)：
：一次性吸水性衛(wèi)生用品，例如紙尿布(褲)，通常包含水份可滲透的表面層、防止水份滲出的背層及夾置于表面層與背層之間用以吸收水份的吸收層。一般用于吸收層的吸收性材料包括天然纖維，例如纖維素紙漿纖維(cellulosefluffpulpfibers)、棉纖維、嫘縈(Rayon)纖維等，及高吸收性聚合物(SAP,super-absorbentpolymer)。由于吸收性材料吸水后會膨脹且重量增加，容易形成團(tuán)塊滑動，導(dǎo)致使用者的不適，因此吸收層除了吸收性材料之外，還利用合成纖維形成支撐結(jié)構(gòu)，以固定吸收性材料。此種用以形成支撐結(jié)構(gòu)的合成纖維早期較常見的為聚烯烴類和/或聚酉旨類戶斤形成的熱丈容復(fù)合纖維(thermobondablebicomponentfibers),但因它們與天然纖維的熱熔粘著效果不佳，所以固定天然纖維的成效有限。為了增加熱熔復(fù)合纖維與天然纖維的粘著性，目前市場上普遍使用的材料是美國專利案5,981,410號所公開的一種復(fù)合纖維；在該專利案的實施例中記載其復(fù)合纖維的芯層為聚丙烯，并以含有未接枝聚乙烯及接枝馬來酸酐作為改質(zhì)劑的接枝聚乙烯為其鞘層，從而利用接枝在聚乙烯上的馬來酸酐來增進(jìn)復(fù)合纖維與天然纖維的粘著性。然而，與天然纖維之間有良好熱熔粘著性的纖維材料在選擇性上極度受限，因此，開發(fā)其他種類的纖維材料，以增加材料使用的選擇性，即為本發(fā)明的目標(biāo)。換句話說，本發(fā)明的目的在于提供一種可與天然纖維具有良好熱熔粘著性的復(fù)合纖維。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明人等經(jīng)過多方面研究與實驗后發(fā)現(xiàn)，若以乙烯丙烯酸共聚物和/或乙烯曱基丙烯酸共聚物與馬來酸酐混摻所形成的摻合物(以下或稱改質(zhì)共聚物)作為改質(zhì)劑，則在聚乙烯中添加該改質(zhì)共聚物制成芯鞘型復(fù)合纖維的鞘層時，可使復(fù)合纖維與天然纖維之間具有良好的熱熔粘著性，從而完成本發(fā)明。根據(jù)以上所述，本發(fā)明首先提供一種用于改良芯鞘型復(fù)合纖維的鞘層與天然纖維的熱熔粘著性的改質(zhì)共聚物。其次，本發(fā)明也提供一種含有聚乙烯和上述改質(zhì)共聚物的鞘層材料，以供制備與天然纖維的熱熔粘著性高的芯鞘型復(fù)合纖維。再者，本發(fā)明更提供一種使用上述鞘層材料所制成的與天然纖維的熱熔粘著性高的芯鞘型復(fù)合纖維。本發(fā)明所稱的天然纖維包括纖維素纖維(Cellulosefibers)、粘液纖維(Viscosefibers)、再生纖維素纖維(Lyocell)等，其中纖維素纖維可例如棉纖維(Cottonfibers)、嫘縈纖維(Rayonfibers)、纖維素紙漿纖維(Cellulosefluffpulpfibers)等。本發(fā)明所使用的改質(zhì)共聚物是由乙烯丙烯酸共聚物和/或乙烯曱基丙烯酸共聚物與馬來酸酐摻合而成，其中馬來酸酐的添加量以占該改質(zhì)共聚物總量的34wto/。為宜。而且，乙烯丙烯酸共聚物以乙烯與丙烯酸的含量比為乙烯丙烯酸二9182wt。/。918wt。/。為宜，而優(yōu)選為乙烯丙烯酸二9085wtQ/。1015wt%。本發(fā)明中所使用的乙烯丙烯酸共聚物可具體為例如，Nucrel2806(DuPont^>司制)、PRIMAOR3460(DowChemical公司制)、ESCOR5200(EXXON公司制)等。另外，用于本發(fā)明的改質(zhì)共聚物中的乙烯甲基丙烯酸共聚物，以乙烯與曱基丙烯酸的含量比為乙烯曱基丙烯酸二9685wt。/。415wt%為宜，而優(yōu)選為乙烯曱基丙烯酸-9185wt。/。915wt%,具體可為例如，Nucrel0903、Nucrel925(DuPont公司制)等。本發(fā)明的鞘層材料是在聚乙烯中添加上述的本發(fā)明的改質(zhì)共聚物而制成。在本發(fā)明的鞘層材料中，當(dāng)該改質(zhì)共聚物的添加量高于12wt。/。時，會導(dǎo)致所制成的芯鞘型復(fù)合纖維的可紡性不佳，而若添加量低于5wt%,則所制成的芯鞘型復(fù)合纖維與天然纖維的熱熔粘著強力不佳，所以該鞘層材料中，聚乙烯與該改質(zhì)共聚物所占的重量比為9588%:512%較為合適，其中又優(yōu)選該改質(zhì)共聚物的添加量為6llwt%。本發(fā)明的芯鞘型復(fù)合纖維是利用上述鞘層材料制成鞘層，并包括由一熔點高于該鞘層材料的聚合物所制成的芯層。本發(fā)明的芯鞘型復(fù)合纖維的鞘層材料具有約88130。C的熔點，芯層所采用的聚合物則須有比該鞘層材料高的熔點，合適的可選為例如，聚丙烯(熔點約150170°C)、聚酰胺(熔點約210260°C)或聚乳酸(熔點約150~170°C)等。本發(fā)明的芯鞘型復(fù)合纖維可利用熔融紡絲法(Melt-Spinning)制成，且該芯鞘型復(fù)合纖維可搭配天然纖維制成不織布。本發(fā)明的芯鞘型復(fù)合纖維與天然纖維的熱熔粘著性會隨著本發(fā)明的改質(zhì)共聚物中所含的丙烯酸基團(tuán)的量增加而提高，因此，發(fā)明人等推測改質(zhì)共聚物中所含的馬來酸的雙COOH基團(tuán)是以氫鍵方式分別與丙烯酸的COOH基團(tuán)及天然纖維的OH基團(tuán)鍵結(jié)，從而使得本發(fā)明的芯鞘型復(fù)合纖維能與天然纖維產(chǎn)生良好的熱熔粘著性。烯曱基丙烯酸共聚物熔點約為83101°C，明顯低于聚乙烯的熔點(約130°C),所以相比于現(xiàn)有的改質(zhì)劑(接枝聚乙烯)的制程，在改質(zhì)共聚物的制備上可以使用較低的制程溫度使乙烯丙烯酸共聚物和/或乙烯曱基丙烯酸共聚物與馬來酸酐混摻，而且混摻的制程穩(wěn)定性也優(yōu)于接枝制程，不但具有節(jié)約能源的優(yōu)點且制程容易控制。具體實施方式以下將借實施例及比較例更清楚地說明本
發(fā)明內(nèi)容。A.雙軸壓出共混形成改質(zhì)共聚物<實施例Al>將乙烯甲基丙烯酸共聚物(DuPont公司商品Nucrel925,熔融指數(shù)為25g/10min,甲基丙烯酸含量15wt%,熔點92°C)喂入雙軸壓出機(Japansteelworks公司制，co-rotating),另將馬來酸酐(聯(lián)成化學(xué)科技公司制)/丁酮(methylethylketone,立信化學(xué)公司商品TT-308)/過氧化二異丙苯(Dicumylperoxide,立信化學(xué)公司商品0529F)以4/4/0.2的重量比混合，并以1.3kg/hr的注射量注入雙軸壓出機，從而制得乙烯曱基丙烯酸共聚物與馬來酸酐的摻合物，即本發(fā)明的改質(zhì)共聚物，其熔融指數(shù)為12g/10min,熔點為91.04°C。過程中雙軸壓出機的操作條件如表1所示表1加熱區(qū)溫度(°C)92、146、182、185、185、186、191、195、201、204、205、213、215熔融聚合體溫度(°C)220嫘桿轉(zhuǎn)速(rpm)250下料量(kg/hr)16真空度(kg/cm2)0.6<實施例A2>除使用曱基丙烯酸含量不同的乙烯甲基丙烯酸共聚物(DuPont公司商品Nucre10903,熔點101°C,其中曱基丙烯酸含量為9wt%)取代實施例Al所用的乙烯曱基丙烯酸共聚物(甲基丙烯酸含量為15wt%)以外，其余條件和實施例Al相同，而實施例A2制得的改質(zhì)共聚物熔點為98.65°C。<實施例A3〉除使用乙烯丙烯酸共聚物(DuPont公司商品Nucrel2806,熔點83°C,其中丙烯酸含量為18wt%)取代實施例Al所用的乙烯曱基丙烯酸共聚物以外，其余條件和實施例Al相同，而實施例A3制得的改質(zhì)共聚物熔點為82.56°C。<實施例A4〉使用另一種乙烯丙烯酸共聚物(EXXON公司商品ESCOR5200,熔點88°C,其中丙烯酸含量為15wt%)取代實施例A3所用的乙烯丙烯酸共聚物，并以和實施例Al相同的條件制成改質(zhì)共聚物，而實施例A4制得的改質(zhì)共聚物熔點為89.60°C。4妄觸角實馬全分別以油壓機壓板將實施例Al的改質(zhì)共聚物、聚乙烯(臺聚公司商品LH-520,熔點130°C,以下所述及的聚乙烯未特別指明的同此)、接枝聚乙烯(AMPLIFYGR204，DOWChemical公司商品)，及未摻合馬來酸酐的乙烯曱基丙烯酸共聚物(Nucrel925),在20(TC熱模上以70kg/cn^加壓15分鐘后，置入冷模冷卻25分鐘以上，形成面積lOcm2、厚度3cm的試片1、2、3、4。將各試片以接觸角測量儀(FaceContact-anglemeter,KYOWAInterfaceScienceCo.,Ltd,ModelCA-D)測量其對去離子水的接觸角，取滴水五次以上的平均值，結(jié)果示于表2,由接觸角的大小可知各試片與水(羥基)的親和性，即可推測改質(zhì)共聚物、聚乙烯、接枝聚乙烯、乙烯甲基丙烯酸共聚物與天然纖維(富含羥基)的熱熔粘著性。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表2可知，本發(fā)明的改質(zhì)共聚物與水的接觸角遠(yuǎn)小于聚乙烯、接枝聚乙烯以及未摻合馬來酸酐的乙烯曱基丙烯酸共聚物，顯示本發(fā)明所采用的改質(zhì)共聚物與天然纖維的親和性最佳，據(jù)此推測若以改質(zhì)共聚物制成鞘層材料，可具有與天然纖維良好的熱熔粘著性，此推測可從以下的實施例得到證實。B.鞘層材料的制備<實施例B1B4〉實施例B1B4是取實施例Al所制成的改質(zhì)共聚物，分別以不同比例與聚乙烯(如表3所示)經(jīng)由壓出機混摻制粒后，仿照制成復(fù)合纖維的鞘層的紡絲條件(參見下表6)進(jìn)行抽絲，制成纖維樣品。本發(fā)明的鞘層材料與天然纖維的熱熔粘著性將上述實施例B1B4所制得的纖維樣品置于已固定于針板的棉布(純棉規(guī)格30支紗)上，再一起置入定型烘箱(Labortexco.，Ltd,型號R-3)中以135。C加熱3分鐘，觀察樣品與棉布的粘著性。另外，以未添加改質(zhì)共聚物的聚乙烯仿照制成復(fù)合纖維鞘層的紡絲條件抽絲，將制得的纖維樣品作為對照組，測試結(jié)果示于表3。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3顯示在聚乙烯中添加本發(fā)明的改質(zhì)共聚物所制成的鞘層材料，在紡絲成纖維樣品后與棉布均有良好的熱熔粘著性，而未添加改質(zhì)共聚物的聚乙烯纖維樣品與棉布的熱熔粘著性則不佳?！磳嵤├鼴5B7〉取實施例A2A4所制得的改質(zhì)共聚物，以和實施例B2相同的重量比添加至聚乙烯(聚乙烯改質(zhì)共聚物=89{%:11wt。/。)中，經(jīng)由壓出才幾混4參制粒后，仿照制成復(fù)合纖維的鞘層的紡絲條件抽絲，制成實施例B5B7的纖維樣品。接著，將所制得的纖維樣品置于已固定于針板的棉布(純棉規(guī)格30支紗)上，再一起置入定型烘箱(Labortexco.,Ltd,型號R-3)中以135。C加熱3分鐘，觀察樣品與棉布的粘著性，另外，以未添加改質(zhì)共聚物的聚乙烯仿照制成復(fù)合纖維鞘層的紡絲條件抽絲，將制得的纖維樣品作為對照組，測定其等與棉布間的粘著性。結(jié)果將該各實施例中所含丙烯酸基團(tuán)的含量表示于表4。表4樣品改質(zhì)共聚物粘著性實施例B2甲基丙烯酸含量15wt%較佳實施例B5曱基丙烯酸含量9wt。/0佳實施例B6丙烯酸含量18wt%較佳實施例B7丙烯酸含量15wt%佳對照組一不粘熱熔溫度135°C表4的結(jié)果顯示，實施例A1A4所制成的改質(zhì)共聚物以占鞘層材料總重1lwt。/o的比例添加至聚乙烯中再紡絲而成的纖維樣品全部與棉布有良好的熱熔粘著性。此外，實施例B2與B5的對照結(jié)果顯示，當(dāng)改質(zhì)共聚物中所含曱基丙烯酸含量增加時，纖維樣品可表現(xiàn)出更佳的粘著性。相同地，實施例B6和B7的對照結(jié)果也顯示，當(dāng)改質(zhì)共聚物中所含丙烯酸含量增加時，同樣可以使纖維樣品表現(xiàn)更佳的粘著性。上述結(jié)果顯示，改質(zhì)共聚物中丙烯酸基團(tuán)的含量越多，對于提高與天然纖維之間的粘著性的效果越好。較低熱熔溫度的粘著性采用實施例B2和實施例B5B7中的纖維樣品，重復(fù)上述的鞘層材料的粘著性測試，但，將烘箱溫度降低10。C，改為125°C，并以未添加改質(zhì)共聚物的聚乙烯作為對照組，測試結(jié)杲示于表5。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表5的結(jié)果與表4相同，顯示本發(fā)明的鞘層材料在低于一般以聚乙烯作為鞘層材料的熱熔加工溫度(135°C)情況下，同樣具有良好的熱熔粘著性，這點對于熱熔加工制程而言，可有效節(jié)省能源。C.形成芯鞘型復(fù)合纖維<實施例C〉利用熔融紡絲法制作，取實施例B2的鞘層原料，并以聚丙烯(福聚公司商品6231F,熔點166.1°C)作為芯層原料，以鞘層/芯層的重量比成為65%/35%的條件，制成1.5dx38mm規(guī)格的復(fù)合纖維。紡絲條件如表6所示。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>紡嘴類型600H(sheath/core)鞘層/芯層的重量比(wt%)65/35含油量(％)(O.P.U)0.3巻耳又速度(m/min)1350延伸比(drawratio)4.2延伸溫度(°C)(drawing)6085熱定型溫度(°CXHeatsetting)85~115絲束干燥溫度(°C)(Twodryer)113聚乙烯/聚丙烯復(fù)合纖維<比專交例1〉比較例1是以聚乙烯作為鞘層原料，以聚丙烯作為芯層原料，并利用熔融紡絲法，除形成鞘層的加熱區(qū)溫度EX1為200。C之外，以和實施例C相同的條件制成相同規(guī)格的復(fù)合纖維。改質(zhì)聚乙烯/聚丙烯復(fù)合纖維<比較例2>比較例2是以89wt。/。聚乙烯與Uwt。/。改質(zhì)劑(AMPLIFYGR204，DOWChemical公司商品)混合作為鞘層原料，并以聚丙烯為芯層原料，其紡絲制備條件除形成鞘層的加熱區(qū)溫度EX1為200°C、EX3為235。C外，其余和實施例C相同。由實施例C及比較例1、2的制程條件可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中所使用的改質(zhì)共聚物的原料干燥溫度只需50。C即可，且實施例C在形成鞘層的加熱區(qū)EX1時并不需要加熱，因此相比于比較例l、2可以獲得節(jié)省能源的功效。<比較例3>另外以改質(zhì)聚乙烯/聚丙烯復(fù)合纖維(Chisso公司商品)作為比較例3。纖維物性實施例C及比較例13的纖維物性示于表7。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表7顯示，以本發(fā)明的鞘層材料搭配一般的芯層材料所制成的芯鞘型復(fù)合纖維，與已知的復(fù)合纖維相比，在纖維物性上并無太大差異，顯示鞘層中添加本發(fā)明的改質(zhì)共聚物以制作芯鞘型復(fù)合纖維時，纖維的可紡性并不會受到不良影響。D.不織布熱熔粘著測試<實施例D〉將實施例C的纖維與嫘縈纖維(Rayon，VicunhaTextilS/A公司商品，規(guī)格2dx38mm)共20克，其中嫘縈纖維占70wt%,利用梳棉機梳棉兩次，再將梳理好的棉網(wǎng)置入烘箱以145。C熱處理3分鐘形成基重100g/r^的不織布，再將不織布剪裁成30cmx5cm的試片。<比專交例46〉以和實施例D相同的方式，只將其中所使用的實施例C的纖維分別以在比較例1、2、3中所制得的纖維取代，制成比較例46的不織布試片。接著以強伸度機(INSTRON-4301)測定在實施例D和比較例46中所制成的不織布的斷裂強度與伸度。結(jié)果示于表8。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表8的結(jié)果顯示，實施例D所制得的不織布的強度約高于比較例4的不織布將近3倍，顯示本發(fā)明的復(fù)合纖維與天然纖維的熱熔粘著強度大幅提高，亦即，鞘層中含有本發(fā)明的改質(zhì)共聚物確實能夠有效增加所制成的復(fù)合纖維與天然纖維間的熱熔粘著性。進(jìn)一步比較實施例D與比較例5、6的強度可知，本發(fā)明的復(fù)合纖維和鞘層中含有市售的以接枝聚乙烯為改質(zhì)劑所制成的復(fù)合纖維相比，在與天然纖維一起制成不織布后，同樣顯示出較佳的熱熔粘著強度。綜上所述，本發(fā)明利用改質(zhì)共聚物來改良芯鞘型復(fù)合纖維的鞘層與天然纖維的熱熔粘著性，不但使制得的復(fù)合纖維與天然纖維之間展現(xiàn)出良好的熱熔粘著性，而且制備本發(fā)明的改質(zhì)共聚物的制程可以使用較低的制程溫度，具有節(jié)省能源以及制程穩(wěn)定性較佳的功效。權(quán)利要求1.一種改質(zhì)共聚物，用于改良芯鞘型復(fù)合纖維的鞘層與天然纖維間的熱熔粘著性，其特征在于所述改質(zhì)共聚物為乙烯丙烯酸共聚物和/或乙烯甲基丙烯酸共聚物與馬來酸酐的摻合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改質(zhì)共聚物，其特征在于所述馬來酸酐的添加量占所述改質(zhì)共聚物總量的34重量百分比。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改質(zhì)共聚物，其特征在于所摻合的所述乙烯丙烯酸共聚物的乙烯與丙烯酸的含量比為乙烯丙烯酸=9182重量百分比918重量百分比。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改質(zhì)共聚物，其特征在于所摻合的所述乙烯丙烯酸共聚物的乙烯與丙烯酸的含量比為乙烯丙烯酸=9085重量百分比1015重量百分比。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改質(zhì)共聚物，其特征在于所摻合的所述乙烯曱基丙烯酸共聚物的乙烯與曱基丙烯酸的含量比為乙烯曱基丙烯酸=9685重量百分比415重量百分比。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改質(zhì)共聚物，其特征在于所摻合的所述乙烯曱基丙烯酸共聚物的乙烯與甲基丙烯酸的含量比為乙烯曱基丙烯酸=9185重量百分比915重量百分比。7.—種制備與天然纖維的熱熔粘著性高的芯鞘型復(fù)合纖維用的鞘層材料，其特征在于所述鞘層材料包含聚乙烯以及根據(jù)權(quán)利要求16項的任一項所述的改質(zhì)共聚物。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鞘層材料，其特征在于所述聚乙烯與所述改質(zhì)共聚物的重量比為9588%:512%。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鞘層材料，其特征在于所述聚乙烯與所述改質(zhì)共聚物的重量比為94~89%:611%。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鞘層材料，其特征在于所述鞘層材料熔點介于88130。C之間。11.一種與天然纖維的熱熔粘著性高的芯鞘型復(fù)合纖維，其特征在于所述芯鞘型復(fù)合纖維以根據(jù)權(quán)利要求7所述的鞘層材料制成鞘層，并以一熔點高于所述鞘層材料的聚合物制成芯層。12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的芯鞘型復(fù)合纖維，其特征在于所述鞘層材料含有該聚乙烯與所述改質(zhì)共聚物的重量比為9588%:512%。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的芯鞘型復(fù)合纖維，其特征在于所述鞘層材料含有該聚乙烯與該改質(zhì)共聚物的重量比為9489%:611%。14.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的芯鞘型復(fù)合纖維，其特征在于所述鞘層材料的熔點介于88130。C之間。15.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的芯鞘型復(fù)合纖維，其特征在于所述芯層的聚合物選自聚丙烯、聚酰胺或聚乳酸中的任一種。全文摘要一種與天然纖維的熱熔粘著性高的芯鞘型復(fù)合纖維的鞘層材料，該鞘層材料含有聚乙烯及一改質(zhì)共聚物，且該改質(zhì)共聚物是由乙烯丙烯酸共聚物和/或乙烯甲基丙烯酸共聚物與馬來酸酐摻合而成。文檔編號C08F210/02GK101220118SQ20071000085公開日2008年7月16日申請日期2007年1月12日優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日發(fā)明者吳汝瑜,江昭遠(yuǎn),褚智偉,陳世雄申請人:遠(yuǎn)東紡織股份有限公司