1、耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合复合纤维的制备及性能研究 姓 名：孙世元 导 师：薛 元 教 授 崔毅华 副教授2004.6.5,耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合复合纤维简介,PP/PE低熔点热粘合复合纤维是把两种聚合物原料聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）从双螺杆挤压机挤出，然后将两种熔体按照一定的组分配比和粘度要求分别输入同一皮芯型复合组件中，通过同一喷丝孔喷出而形成的复合纤维。该复合纤维在后处理过程中通过施加拒水油剂赋予纤维耐久的拒水性能，得到耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合复合纤维。由该纤维生产的无纺布，除具有一般PP/PE热粘合复合纤维的优点外，特别具有柔软的手感和透气又不透湿的良好性能
2、，在卫生材料领域，如小孩尿布“尿不湿”、妇女卫生用品等方面得到越来越广泛的应用。,第一章 绪 论,（1）PP/PE低熔点热粘合复合纤维发展简介 （2）本文研究的主要内容 （3）国内外发展现状及本文研究工作的意义和价值,To：第二章,热粘合纤维发展的3个阶段,易粘纤维,热熔粘合纤维,双组分纤维,PP/PE低熔点热粘合复合纤维的发展及特点,非常僵硬，强度低，粘合比例高,柔软，蓬松强度高，稳定性好，粘合纤维比例高,较硬或粘合纤维比例低,PP/PE低熔点热粘合复合纤维（ES纤维）最早由日本窒素公司（CHISSO）开发成功，于1977年开始工业化 。近年来，日本窒素公司、尤尼吉卡公司，丹麦Dnnaklo
3、n公司等纷纷推出了各种型号的PP/PE低熔点热粘合复合纤维，具体规格见表1-2、1-3。,（1）发展,（2）主要特点,PP/PE低熔点热粘合复合纤维是一种最理想的热粘合纤维，组分PP熔点一般为170左右，组分PE熔点一般为130左右，当纤维被加热到130左右时，表层PE被熔融而互相粘结，芯层PP保持纤维状态，给热粘合时的纤维提供必要的强力和模量支撑。在非制造布加工中，当梳理后的纤维网通过热轧式或热风贯通式进行热粘合时，低熔点组分PE在纤维的交叉点上形成熔融粘着，而冷却后，非交叉点上的纤维仍保持原来的状态，是一种“点状粘合”而不是“区粘合”的形式5，因而产品具有蓬松性、柔软性、高强度及良好的透气
4、性等优点。,本文研究的主要内容,一是运用高分子理论，描绘出具有低熔点、高粘结性能和良好的可纺性能的单烯烃PE大分子结构；二是利用化纤油剂理论，配制耐久型拒水油剂、表面活性剂，通过适当的上油工艺，赋予纤维良好的拒水、透气不透湿性能；三是介绍了耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合复合纤维纺丝成型工艺技术，并对该纤维的耐久型拒水性能、低熔点热粘合性能及其它物理力学性能、形态结构等进行了分析研究。,国内外发展现状及本文研究工作的意义和价值,功能性PP/PE低熔点热粘合复合纤维用于医疗卫生用品材料在国内有巨大的市场，在这一良好的发展机遇下，国内的开发、生产厂家还远远满足不了目前的市场需求。目前国内有嘉兴慧丰
5、化纤厂、湖北川大纺织（集团）股份有限公司、吉林省辽源市亚信纤维制造有限公司等公司进行PP/PE低熔点热粘合复合纤维的开发生产，日本智索聚丙烯纤维股份有限公司、日本伊藤忠（ITOCHU）商事股份有限公司共同投资的广州艺爱丝纤维有限公司也正处于蓬勃发展的时期。但总的说来，目前国内PP/PE低熔点热粘合复合纤维生产的数量和质量还有巨大的提升空间，还远远不能适应市场越来越广泛的需要。 在目前这种情况下，开发研究耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合复合短纤维顺应了产业用纺织品的发展要求。,第二章 耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合 复合纤维纺丝原料的优化,（1）纺丝原料选用的原则（2）PE低熔点性能的设计 （
6、3） PE粘结性能的设计 （4） PE可纺性的设计,复合纺丝原料选用的原则,纺丝成型方法相同,良好相容性,粘度要求,低熔点热粘合,主要原则,PE低熔点性能的设计,链结构对PE熔点的影响密度对PE熔点的影响分子量对PE熔点的影响,链结构对PE熔点的影响,聚合物的熔融过程，可用下式表示：,式中： 体系在熔融过程中发生的热焓变化； 体系在熔融过程中发生的热熵变化； 聚合物的熔点。,在熔融过程中使减小或使增大，可以降低聚合物的熔点。主要受高聚物大分子间或链段间的相互作用力影响，减小大分子间或链段间的相互作用力可以减小；主要取决于高分子链段的柔性程度，降低高分子链内旋转的阻力，提高分子链的柔性，使聚合物
7、在熔融过程中的构象变化较大，即较大，也可使熔点降低。分析PE的分子结构可以知道，组成PE分子的结构单元是对称性较强的，主链上没有其他基团,也没有极性强的极性分子链取代基，在其主链碳原子上仅连有两个氢原子。根据影响聚合物熔点理论的分析，可增加S降低熔点。在主链上引入绕状结构的第二单体来形成共聚物，如PE和丙烯酸乙酯()的共聚物，由于引入单体的分子链自由内旋转能力比PE更大，分子链比PE更柔软，所以可以使S增大，熔点降低。,密度对PE熔点的影响,按密度分，聚乙烯分三种类型：低密度聚乙烯（LDPE），中密度聚乙烯（MDPE）及高密度聚乙烯（HDPE）。LDPE和MDPE分子量较小，支化度高，密度小，
8、结晶性差，不适于纤维用。高密度聚乙烯支链少，密度大，结晶度高，适于熔融纺丝法进行短纤维、长丝的生产，断裂强度（37cN/dtex）、伸长(10 %15%)适中同时又具有适宜的熔融温度（130左右）。如表2-1，三种不同密度聚乙烯的性能比较。,分子量对PE熔点的影响,一般说来，在一种聚合物的同系物中，熔点随分子量而增加而升高，直到临界分子量时，即可忽略分子链“末端”的影响时，此后则与分子量无关，如图2-1所示，聚合度n与熔点的关系。,图2-1 聚合度n与熔点的关系,表2-2 不同分子量、不同熔融指数PE的熔点,PE粘结性能的设计,PP/PE低熔点热粘合复合纤维除熔点低外，还必须具有良好的粘结性能
9、。而粘结强度取决于粘结力、粘结剂、被粘结物尺寸、力学性质和破坏条件。据有关研究，低熔点热粘合复合纤维粘结后所受破坏主要是受拉伸力而产生的剪切破坏及撕裂而产生的T型剥离破坏，其相应强度为拉伸剪切强度和剥离强度。因此，从剪切强度和剥离强度的大小能看出粘结性能的好坏。,表2-3 各低熔点组分PE的粘结强度（T性剥离强度）,Tm,PE可纺性的设计,由表观粘度和非牛顿指数对熔体流变性能的影响理论，PE可纺性问题主要是其表观粘度大小要适宜，熔体的稳定性要好。因此，需要使选用的PE非牛顿指数n大一些，随剪切速率增大，表观粘度降小。表2-4为不同分子量的聚乙烯的可纺性比较。 将1#、2#、3#、4#四种分子量
10、的PE分别和熔融指数MI为27.1g/10cm，粘均分子量为14.80104的PP复合纺丝，纺丝情况及纤维性能如表2-5所示。,表2-4 不同分子量的聚乙烯的可纺性比较,表2-5 四种分子量的PE分别和PP复合纺丝情况及纤维性能,通过以上分析可知，熔融指数为1525，分子量为712万的高密度PE原料可以满足复合纺丝的要求。其中分子量12万左右的PE切片所得复合纤维强度稍低，延伸度较高，更适合于非织布的使用，其与熔融指数为2030，分子量为1416万的PP具有良好的复合纺丝性能。,第三章 耐久型拒水油剂及其表面活性 剂的选择和配制,拒水剂简介,拒水油剂配方设计,其它表面活性剂的选择和配制,抗静电
11、剂的选择,平滑剂等的选择及配制,拒水油剂的选择与配置,拒水剂简介,图3-1：拒水原理示意图,拒水剂按其化学结构的不同主要分为吡啶类拒水剂、羟甲基类拒水剂、有机硅类拒水剂及有机氟类拒水剂。,有机硅类拒水剂,本课题选用有机硅类拒水剂。 有机硅类拒水剂对合成纤维具有较好的耐久性拒水效果。其以硅氧烷链为憎水基，聚氧乙烯链、羧基、酮基或其它极性基团为亲水基构成的表面活性剂。硅氧烷链的憎水性非常大，所以不长的硅氧烷链的拒水剂就具有良好的拒水性。有机硅类的拒水剂分子式如图3-4所示 。,聚甲基含氢硅氧烷经热处理后，能使螺旋状结构的硅氧烷分子打开，促使较多硅氧烷链与纤维表面接触，并在其上产生铆接作用交联成膜，
12、从而达到不溶于水和溶剂的耐久性拒水效果。为了使有机硅类拒水剂整理织物有良好的手感，通常是将两种不同结构的聚硅氧烷混用，一种是有反应基团的聚甲基含氢硅氧烷，另一种为聚二甲基硅烷。,聚甲基含氢硅氧烷,聚二甲基硅烷,抗静电剂的选择,抗静电剂有阳离子型、阴离子型、两性型和非离子型，目前采用较多的抗静电剂是烷基磷酸酯盐，其抗静电原理为：烷基磷酸酯盐与一个水分子形成氢缔合分子，如此表面活性剂在纤维表面形成极性中心而成为连续的薄层水膜，从而降低了纤维的表面电阻，以达到抗静电的性能。如图3-7所示。,图3-7 烷基磷酸酯三乙醇胺盐与水分子结合,配制抗静电表面活性剂还需控制抗静电表面活性剂的浓度，从而保证纤维的
13、良好抗静电效果。根据F.H.Steiger的研究，用抗静电剂处理纤维时，表面电阻值R和处理浓度A是相反的关系，表面电荷量和表面电阻值是正的关系，如下（3-1）式和（3-2）式所示：,(3-1),(3-2),式中：R 表面电阻值 Q 表面电荷量 A 处理浓度 M、B、C 常数,平滑剂等的选择及配制,平滑剂等的选择和配制是生产耐久型PP/PE低熔点复 合纤维的重要一环，其主要作用在于使F/F、F/M、F/R之间具有适当的动静态摩擦系数。镜界摩擦控制理论 根据流体力学润滑性的理论，境界摩擦系数（纤维间的摩擦属镜界摩擦）和成正比关系，见式（3-3）及图3-8所示。,式中 Z平滑剂的粘度 V摩擦面的相对
14、速度 W摩擦面的压力,1.边界润滑 2.半流体润滑（过度区） 3.流体润滑,图3-8 摩擦系数与粘度、压力、 速度的关系,纤维与金属间的摩擦,纤维与金属间的摩擦力与与它们之间的接触面积，与油剂的粘度，摩擦面的相对速度成正比，与油膜厚度成反比。纤维与金属间的摩擦可由式（3-4）表示。,（3-4),式中 F纤维与金属间的摩擦力A接触面积Z油剂的粘度V摩擦面的相对速度d 油膜厚度,在选择平滑剂时，也需要考虑同离子表面活性剂中，烷基链的长短及其中所含基团与摩擦系数大小的关系，如表（3-1）所示。,PP/PE低熔点热粘合复合纤维拒水油剂配方设计,PP/PE低熔点热粘合复合纤维拒水油剂配方设计如表（3-2
15、）所示。,第四章耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合 复合纤维纺丝技术原理及其生产工艺,4.1 PP/PE低熔点热粘合复合纤维纺丝原料的选用 4.2 PP/PE低熔点热粘合复合纤维纺丝设备和工艺流程 4.3 PP/PE低熔点热粘合复合纤维纺丝过程的主要工艺参数 4.4 PP/PE皮芯型复合纤维的冷却成形分析 4.5 影响PP/PE双组分复合纤维断面形态的因素,PP/PE低熔点热粘合复合纤维纺丝原料的选用,PP选用Y225型，熔融指数MI2025， 重均分子量Mw为15万，密度0.901g/cm3；PE选用HD50MA180，熔融指数1825，重均分子量Mw为12.1万, 密度0.961g/cm3。
16、利用CRY-1P差热分析仪（DTA）测试两种切片原料的熔点，其 DTA曲线如图4-2（a）、（b）所示。,4-2（a）PP的DTA曲线,由以上两组DTA曲线，我们可以准确地检测出Y225型PP、HD50MA180型PE的熔点，即它们的外延点温度，分别为167.3，128.8。两种原料熔点的差异，保证了PP/PE低熔点热粘合复合纤维皮组分低温粘合的要求，即在130左右时皮层PE达到熔点熔化互相粘结，而芯层PP由于具有较高的熔点而不熔融。,4-2（b）PP的DTA曲线,纺丝原料的流变性能。用Hakke-90流变仪对两种切片原 料Y225型PP、HD50MA180型PE进行熔体流变性能测定，试验温度
17、275。两种切片的熔体粘度随剪切速率变化的曲线如图4-3所示。,1. HD50MA180型PE 2. Y225型PP,PP/PE低熔点热粘合复合纤维纺丝设备和工艺流程,在PP/PE低熔点热粘合复合纤维的纺丝设备中，螺杆挤压机，预过滤器、计量泵、卷绕机等采用普通纺丝设备的部件，只有复合纺丝箱体和复合纺丝组件是特殊部件。复合纺丝箱体采用三个箱体的形式，即把两种聚合物熔体管道和计量泵分别安置在两个副箱体中，从计量泵输出的两种熔体进入复合箱体，称之为主箱体，复合喷丝组件安置其中。复合纺丝组件采用同心皮芯型复合喷丝组件，大体由喷丝头套、上盖板、自密封压板、过滤层、分配板、复合板、喷丝板等组成。,皮芯型复
18、合纤维组分喂入形式,（a）狭缝式喂入法 （b）插管式喂入法 图4-4 同心皮芯型复合纤维喂入形式,PP/PE低熔点热粘合复合纤维纺丝的工艺流程,a.PP b.PE 1、2.双螺杆挤出机 3.PP组分计量泵 4.PE组分计量泵 5. PP分计量泵 6. PE分计量泵 7.喷丝板 8.环吹风 9.上油辊 10.水给湿 11.卷绕辊,PP/PE低熔点热粘合复合纤维纺丝过程的主要工艺参数,复合比：PP与PE体积比为50：50 泵供量 ：两种组分的泵供量相等，为 23cm3/转 冷却吹风条件及纺丝速度 风温：141；风速：1.01.4m/秒； 风湿：85%5% 冷却吹风位置：喷丝板下40cm处； 纺丝速
19、度为800m/min。,螺杆各区温度的选择与控制,纤维后加工工艺参数,拉伸倍数对PP/PE低熔点热粘合复合纤维性质的影响,不同倍数拉伸后纤维性质,复合纤维比强度、取向因子、沸水缩率随拉伸倍数变化规律,复合纤维断裂伸长随拉伸倍数变化规律,复合纤维断裂比强度、取向因子、沸水缩率及断裂伸长率随拉伸倍数的变化规律如图4-7（a）、（b）所示。可以看出，随着拉伸倍数的增加，大分子链沿纤维轴线方向取向度不断提高，同时取向诱导结晶，使纤维密度、强度增加，断裂伸长率下降，沸水收缩率增加，显示了良好的规律性。,卷曲工艺,前道机器送来的湿的平直状态的PP/PE复合纤维，在上下卷曲压力辊及调节装置机械压力的作用下，
20、受阻卷曲，加工成纵向卷曲状的纤维，赋予其优良的抱合力，并有利于后道工序的加工。机械卷曲的原理图及S655型卷曲机如4-8（a）、（b）所示。,图4-8（a）卷曲原理图,图4-8（b）S655型卷曲机示意图,PP/PE皮芯型复合纤维的冷却成形分析,PP/PE低熔点热粘合复合纤维的冷却成型较为复杂，因为皮层PE和芯层PP它们的熔点、热传导率、晶体结构及结晶速度均不同。因此，使两组分都能达到均匀冷却且使纤维具有良好的拉伸性能是比较困难的。由于PE分子链规整且柔软，能以能量最小及最稳定的锯齿状切入晶格，因而极易结晶，最大结晶度可达95%，而PP分子链为螺旋形结构，虽然排列规整，也易结晶，但比PE结晶差
21、，最大结晶度为80%。如冷却温度过低，会使PE结晶减少，对芯层PP来说，急冷可生成次晶结构有利于后道拉伸，但过度的冷却反而会使皮层PE冷却过快造成卷绕应力增大，导致应力诱导结构增加，这样后牵伸时会造成断头。若温度过高，熔体的大分子链活动活跃，可被充分拉伸，从而导致取向度过高，使得卷绕张力增加，卷绕张力反过来诱导大分子加快结晶，使大分子链变得僵硬，拉伸性能变差。基于以上因素考虑， PP/PE热粘合复合纤维的冷却成形工艺参数设置为：冷却位置在喷丝板下40cm处，风温为25，风速为0.40.5m/秒。此时，纤维皮芯结构成形及纤维条干均匀度良好，并且具有适宜的断裂强度及伸长。,影响PP/PE双组分复合
22、纤维断面形态的因素,影响PP/PE热粘合复合纤维断面形态的因素主要有喷丝复合组件、熔体性质以及复合纺丝条件等，这些因素决定了复合纤维截面的形状结构，进而影响到纤维的机械物理性质。如图4-9所示。,图4-9 影响PP/PE皮型型复合纤维截面形状的因素,第五章 耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合 复合短纤维的性能测试,拒水性能的测试,低熔点热粘合性能,其它性能,拉伸断裂曲线,纤维形态结构及热粘合状态,性能测试,拒水性能测试拒水耐久性的测试,表面形态截面形态 粘合状态,纤维拒水性能的测试,两种方法,简易法测定,防雨拒水性能仪,方法是将一定量的拒水复合纤维，一般为5g，揉成球状，置于水温为25静止的水面
23、上，在纤维自身的重量下，看纤维润湿下沉的情况。纤维漂浮在水面上难以润湿，或经过长时间（48小时）漂浮难以下沉，我们说纤维具有良好的拒水性能。此方法只适用于批量生产过程中对纤维拒水性能的大体判断，严格来讲，复合纤维拒水性能应通过其织物或无纺布按规定标准进行测试。,简易法测定,防雨拒水性能仪测试法,实验仪器,图5-1 AS20型防雨拒水性能仪,试样规格及测试方法,热风穿透式热粘合无纺布14cm14cm，平方米克重20g。无纺布的防雨拒水性能测试按照GB/T1457793(ISO98651991)标准执行。测试水温为20士2。将试样固定在试样夹上，放到防雨拒水测试仪中，将水以100mm/min的流速
24、喷淋到试样表面，喷淋时间10min，喷淋完毕，将试样框夹取下，轻轻地拍打两下，然后与评级样和评级标准文字评定级别。,评级的文字规定及评级试样,试验结果,拒水耐久性的测试,耐久性测定参照AATCC Test Method 1241996。采用AATCC标准洗衣机，2g/L标准皂粉，水温30，选择小水浴标准洗涤，然后在标准烘干机中烘干，这样一个循环为水洗一次，测定5次水洗后的拒水效果，评价拒水耐久性。实验结果如表5-3所示。,结果分析,设短纤维5次冲洗前后拒水等级分别为Z1、Z2，由题意知，Z1、Z2符合二次分布，其分布率分别为：,E（Z1）=40.4+50.6=4.6E（Z2）=40.8+50.
25、2=4.2由以上短纤维拒水等级的数学期望分析可知，冲洗前后短纤维的拒水级别都介于45级之间，5次冲洗后拒水期望值为4.2，略低于没有经过冲洗时拒水级别的期望值4.6，说明冲洗后短纤维的拒水性能受到一些影响，但其拒水等级分布仍处于45级之间，拒水性能良好，具有优良的耐久性。,低熔点热粘合性能测试,利用CRY-1P差热分析仪（DTA）测试耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合复合纤维两种组分的熔点分布，其 DTA曲线及检测结果如图5-3所示。,可以清楚地看到复合纤维的两个熔融峰，即PE熔点为127.5，PP熔点为165.4，这样，当热粘合温度达到127.5时，皮层PE熔融于相互交叉点处粘结，而芯层PP还
26、没有达到熔点，为粘合的纤维提供必要的形状和模量支持。,机械物理及其它性能测试,对纤维的断裂强度、伸长、细度、初始模量、断裂比功、体积电阻、卷曲数、切断长度、含油率等进行测试，结果如下：,实验结果分析,复合短纤维强力适中，断裂比强度和棉纤维的干态强度差不多；伸长较大，平均断裂伸长为159.85%，最高可达211.9%，是羊毛纤维的5倍左右。复合纤维的初始模量平均值为20.39 CN/Dtex，是干态棉纤维的1/31/4，家蚕丝的1/2左右，纤维刚性小，柔软舒适。复合纤维细度与棉纤维细度相当，细度平均值为2.0974 Dtex，较细的细度也赋予了纤维柔软舒适的特性。短纤维卷曲数为15.516.3个
27、/25mm，使得该复合纤维具有较强的抱合力和优良的弹性。 PP/PE热粘合复合纤维的体积比电阻级数为107，资料表明3536，合成纤维的体积比电阻在108级数以下时就具有良好的抗静电性能，因此该复合纤维具有优良的抗静电性能，保证了纤维后续加工中开松、梳理、成网等工序的顺利进行。PP/PE热粘合复合纤维的含油量在0.330.47之间，纤维之间的摩擦处于边界摩擦和流体摩擦之间，保证了纤维具有适当的动、静态摩擦系数。在纤维的加工过程当中，纤维通过各种机器部件，在纤维与纤维，纤维与机器之间发生摩擦，纤维的摩擦特性与抱合性和加工性能密切相关。表示摩擦特性的主要指标是动、静态摩擦系数。静摩擦系数高，特别是
28、静、动摩擦系数之差（）较大时，纤维抱合性好，反之亦成立；动摩擦系数的高低也对各个工序的顺利进行有重要影响。在选择使用相同抗静电剂的条件下，含油率是调节摩擦系数的重要指标，当然，摩擦系数的具体调节还取决于实际的加工过程和工艺需要。各测试指标除断裂伸长、初始模量外，其它测试项目标准差、CV值都较小，说明复合短纤维的性能稳定，质量偏差较小。,复合纤维的拉伸断裂曲线,取拉伸试验第46次数据几个关键点的力值及伸长值，绘出复合纤维的拉伸曲线点状图，并对其拉伸规律进行曲线拟合，求出拉伸曲线的拟合方程式，利用此拟合方程，可以得到不同拉伸倍数时复合纤维的强力分布，进一步了解其拉伸特性。复合纤维的拉伸曲线点状图如
29、5-4所示，利用Origin Professional对该点状图进行5次曲线拟合，曲线拟合图如图5-5所示，曲线拟合方程如式（5-3）所示。,图5-4 PP/PE低熔点热粘合复合纤维的拉伸断裂点状图,图5-5 PP/PE低熔点热粘合复合纤维的拉伸断裂曲线拟合,对图5-5中的数据B,进行数据处理，曲线拟合：Polynomial Regression for DATA1_B:Y = A + B1*X + B2*X2 + B3*X3 + B4*X4 + B5*X5 Parameter Value Error （参数） （数值） （参数标准差）- A 0.10546 0.10445B1 0.36302
30、 0.01973B2 -0.01017 9.52637E-4 B3 1.30832E-4 1.6642E-5B4 -7.75698E-7 1.20786E-7B5 1.72692E-9 3.0959E-10- R-Square(COD) SD N P （确定系数） （标准偏差）（拟合点个数） （失真概率）- 0.99912 0.10456 8 0.00221,曲线拟合方程为：,由以上拟合曲线可以看出，随着拉伸倍数的提高，伸长在25%以前时，强力随伸长呈线性增长；当伸长达到25%左右时达到纤维的屈服点，此后，强力随伸长继续增大，直至断裂。在拉伸曲线上，无明显的二次断裂现象，说明PP、PE两种组分
31、粘结牢固，当强力达到一定值时同时断裂，反映了两种组分之间良好的粘结性能。,复合短纤维形态结构及热粘合状态,纤维表面形态结构 用XSP生物显微成像系统观察耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合复合纤维的表面形态，放大倍数400倍。纤维表面光滑，无明显沟槽横纹。,关闭XSP生物显微成像系统的底照明光源，只用垂直照明系统垂直照射，将纤维放大400倍进行观察，观察图像如图所示。关闭纤维成像系统的底照明光源后，在垂直光源的照射下，由于PE的密度大于PP密度，再加上它们光学性质的差异，可以清楚地看出两种组分在纤维横截面上的皮芯结构及沿轴向的分布。,复合短纤维横截面形态结构,耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合复合纤
32、维的横截面如图5-8所示，放大倍数1000倍。可以清楚地看到双组分皮芯结构。,复合短纤维的热粘合状态,观察倍数100倍,放大倍数40倍,由上两图可以清楚地看到，PP/PE低熔点热粘合复合纤维在热风粘合无纺布中的粘合是一种“点”状粘合，而非“区”粘合的形式。由于纤维经过热粘合加工后，仍保持复合纤维的形状和性能，因此PP/PE低熔点热粘合复合纤维制成的非织造布比纯PP纤维制成的非织造布强力高5，并且具有柔软的手感，丰满，蓬松性好，没有纸感，从而大大丰富和优化了非织造布领域中的产品品种和质量。,第六章 耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合 复合纤维的产品开发,产品开发（生产热粘合无纺布）,热粘合机理热粘
33、合工艺流程热风粘合法 热轧粘合法,热粘合机理,热塑性合成纤维一般均具有无定型结晶态结构，结晶区的存在使纤维具有一定的强力，而无定形区的存在使纤维大分子链可自由移动，从而纤维在加热时有玻璃态、高弹态和粘流态，热粘合加固正是利用这一机理。当PP/PE热粘合纤维网被加热到129或稍高时，即达到复合纤维皮层PE的熔点以上时，PE非晶区的纤维大分子链构象发生变化，通过链段的相跃迁，使整个大分子链相互滑移，即皮层PE软化、熔融、发生粘性流动，此时，相互接触的复合纤维在交叉点处形成粘合点，冷却后形成手感蓬松柔软、点状粘合的热粘合无纺布。,热粘合工艺流程,热粘合工艺流程如图所示。,热风粘合法,目前热风粘合主要
34、分为热风喷射式和热风穿透式粘合法。热风喷射式系统将热气流从位于纤网上部或下部，或者上下部都有的一系列喷嘴喷向纤网，使纤网中复合纤维皮层组分PE加热熔融，相互粘结，纤网冷却后达到加固目的。其热风喷射原理图如下图所示。,热风穿透式是使热气流垂直穿过纤网，纤网迅速受热，其中复合纤维皮层低熔点组分PE迅速熔融,冷却后使纤网得到加固，其穿透原理图如下图所示。,热风粘合加固需要以下基本的工艺要求：（1）纤网整个宽度的受热要均匀，或者说在宽度方向热风温度要一致。（2）热风的温度可以按需要进行控制，热风吹向纤网时不会破坏纤网的均匀度。（3）纤网加热粘合后要迅速而均匀地冷却，以形成稳定的纤网粘合结构。（4）加热
35、能耗要尽可能低，以降低成本。,热风穿透式热粘合设备及加工原理,由于妇女用品及婴儿尿布等卫生材料需具有蓬松、透气、柔软等特点，因此其无纺布的生产工艺大都通过热风穿透式生产工艺。热风穿透式粘合工艺适于高速生产轻定量的热粘合非织造布,定重一般为16g/m250 g/m2。圆网式热风穿透粘合机如下图所示。,热轧粘合法,热轧粘合加固是热粘合方法中应用较晚的一种技术,适用于高速生产薄型非织造布，其产品大部分也用作高吸收性产品的包覆材料。下图为热轧粘合加固的工艺原理示意图。,热轧粘合加固根据其作用，可分为表面粘合、面粘合与点粘合加固三种。卫生包覆材料用热轧粘合无纺布基本采用面粘合加固，纤网定量都很小，一般为
36、18g/m225 g/m2。热轧面粘合制成的无纺布，一般都表面比较光滑。图6-7为面粘合的热轧粘合加固工艺示意图。,1-纤网 2-钢辊 3-棉辊 4-牵拉辊 5-补偿装置 6-棉辊 7-钢辊 8-水冷却辊,总 结,本课题通过以上研究，主要得出以下结论：,（1）顺应化纤业功能性、舒适性的发展方向及当前巨大的国际、国内市场需求，耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合复合纤维作为一种新型的卫生材料将会有越来越广泛的应用。,（2）本课题运用高分子理论，通过原料的优化选择，发现熔融指数为1525，分子量为712万的高密度PE原料可以满足复合纺丝及低熔点热粘合的要求。其中由分子量12万左右的PE切片所得复合纤维强度稍低，延伸度较高，更适合于非织布的使用，其与熔融指数为2030，分子量为1416万的PP具有良好的复合纺丝性能。,（3）通过合理的拒水油剂选择及油剂的配方设计，可以赋予纤维优良的耐久型拒水性能。（4）在纤维的纺丝后拉伸工艺控制过程中，随着拉伸倍数的提高，复合纤维大分子链沿纤维轴线方向取向度不断提高，同时取向诱导结晶，使纤维密度、强度增加，断裂伸长率下降，沸水收缩率增加，显示了良好的规律性。（5）由该复合纺丝技术生产的耐久型拒水PP/PE低熔点热粘合复合纤维具有无味无毒、手感柔软、富有弹性、透气不透湿等一系列特点，特别适于卫生材料领域的使用。,谢谢各位老师指导！,
