低熔点纤维的开发与应用现状

2018-01-18，，,，，，

现代纺织技术 2018年1期

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(1.绍兴文理学院纺织服装学院，浙江绍兴 312000；2.绍兴文理学院浙江省清洁染整技术研究重点实验室，浙江绍兴 312000；3.东华大学纺织学院，上海 201620)

低熔点纤维约20世纪70年代问世，它是一种合成纤维，具有较低的熔点，用于热熔粘结等材料及其制品的开发，通常可由聚酯、聚酰胺、聚丙烯等聚合物共聚、共混或改性后，经熔融纺丝法制得。这类纤维因其自身高温熔融，无需化学粘合剂，从而减少污染、降低成本，作为热熔粘结材料，颇受欢迎，广泛应用于高档服装、家用纺织品、医用卫生、工业应用等领域。当前，国内在低熔点纤维的开发与应用领域与国外先进水平还存在差距，主要表现在低熔点纤维创新开发不足、产品手感不够柔软等。因此本文对目前低熔点纤维生产工艺及发展现状进行了整理与分析，以求掌握各种低熔点纤维的优缺点，为低熔点纤维的应用与产品开发提供帮助。

1 低熔点纤维种类

低熔点纤维按组分特点可分为单组分低熔点纤维和复合组分低熔点纤维。单组分低熔点纤维根据组分原料不同主要包括聚丙烯、聚酯、聚酰胺等低熔点纤维；复合组分低熔点纤维根据组分原料不同主要包括聚烯烃类复合纤维、聚酯类复合纤维两大类。复合低熔点纤维进一步根据截面差异可分为皮芯型[1]，并列型[1]，海岛型[2]和桔瓣型[3]等。目前市场上主要的低熔点纤维种类及代表产品见表1所示。

表1 市场上主要的低熔点纤维种类及代表产品

2 常见低熔点纤维制备及性能特点

2.1 低熔点聚丙烯纤维

单组分低熔点聚丙烯纤维主要是以聚丙烯为基本原料，添加某种低熔点聚合物，如PE、EVA、聚丁烯等进行共混纺丝，并采用特殊的拉伸工艺和润滑剂而制得。影响聚丙烯纤维可纺性及粘结能力的因素主要有聚丙烯原料特性、原料配比、添加剂的种类、共混加热温度、冷却工艺条件等。选用稍低熔融指数和分子量分布大的聚丙烯、采用缓冷成形工艺条件是提高聚丙烯纤维粘合性能的技术关键，原料的配比和添加剂的选用影响低熔点聚丙烯纤维形成和纺丝稳定[4]。因此根据不同原料构成与特征确定合适的共混纺丝工艺条件仍是生产企业开发高粘性聚丙烯纤维面临的难题。

单组分低熔点聚丙烯纤维应用常选用细旦纤维，一般用于用即弃卫生医用制品，这是因为细旦纤维适用于生产手感柔软而薄型的产品。但纤维在使用时不耐干洗和消毒，应用受限。未来应更多关注低粘合温度、宽粘合温度范围的柔软手感聚丙烯纤维，以拓展纤维的应用领域与应用层次。

2.2 低熔点聚酯纤维

低熔点聚酯可通过共混法和共聚法纺丝而得。共混法是对聚酯进行物理改性，在聚酯基体中混入助剂或其他组分，以降低熔点；共聚法是指在聚酯的缩聚过程中，加入改性组分，以降低聚酯熔点。目前大多采用共聚法生产低熔点聚酯纤维，而该方法中各类改性组分添加对共聚酯的玻璃化转变温度、结晶性能影响较大。改性组分大体上可分为两类，一类为改性酸组分(第三组分)，如间苯二甲酸、己二酸、癸二酸等，目的是降低分子链的规整性，从而降低熔点；另一类为改性醇组分(第四组分)，如己二醇、丁二醇、聚乙二醇等，其目的是提高分子链的柔顺性，改善结晶性能，同时降低熔点[9]。生产中常同时添加第三组分与第四组分，并通过控制改性组分的含量配比，以制得理想的低熔点聚酯纤维，如修福晓等[10]向常规聚酯结构中引入第三组分双羟端基和第四组分丁二醇，成功合成可用于纺丝的低熔点聚酯，熔点为128 ℃。

低熔点聚酯因改性组分的加入导致结晶度降低，造成纺丝困难，因此对纺丝工艺过程的控制极其关键，值得注意的是：低熔点聚酯切片软化点远远低于水的沸点，切片受热极易粘结，采用真空干燥系统，严格控制干燥温度，充分提高干燥的真空度和干燥时间，从而降低切片含水率，防止切片在使用过程中再次吸湿，从而确保纺丝的顺利进行[11]；偏低纺丝速度与拉伸温度有利于减少长丝断头率[12]。此外，纺丝各区温度的合理选择仍是纺丝取得成功的关键，主要应根据聚酯的熔融性质、熔点、特性粘度、熔体温度和各加热区相应螺杆部分所起的作用等进行综合确定[13]。未来低熔点聚酯纤维开发应进一步选择合适的第三、第四单体及其配比，以提高结晶度，降低结晶温度，改善纺丝可纺性。

未来应更多探索低熔点聚酯纤维的分子结构与组分设计对粘结性、耐溶剂性、耐水洗及干洗等性能的影响，以开发一种低成本、高粘结性能的低熔点聚酯纤维，替代部分低熔点聚酰胺纤维在热熔胶领域的应用，实现产品开发成本的降低。

2.3 低熔点聚酰胺纤维

低熔点聚酰胺主要是通过共聚或共混改性得到，还可从植物废料中再生而制得[14]。其中低熔点共聚酰胺属于无规聚合物，结晶度及纤维软化点低，易产生粘结，卷绕退绕较困难。改善低熔点共聚酰胺长丝可纺性及性能主要通过选择合适的共聚酰胺切片的预结晶温度、喷丝板参数、纺丝工艺及牵伸工艺等实现。此外，在特种油剂保护下，选择低纺丝卷绕速度可避免纤维在纺丝时产生粘结现象，确保顺利退绕，减少断头和毛丝现象[15]。

低熔点聚酰胺纤维熔点低，热粘合强度高，手感柔软，熔程范围窄，具有优良的耐磨、耐溶剂、耐洗涤性能[16]；聚酰胺分子结构中存在酰胺基、羧基及氨基，分子链具有极强性，对许多极性材料都有很好的粘结性。低熔点聚酰胺纤维广泛应用于高档服装粘合衬和洁净用材料，但由于纤维吸湿性差，易产生静电，危害人体健康和设备，后道需要对织物进行抗静电处理，这导致了产品开发工序增加，提高产品开发成本。因此具有抗静电特性的低熔点聚酰胺纤维是未来开发的重要方向。

2.4 复合纤维

复合纤维是指由两种或两种以上不同熔点和组分的成纤高聚物熔体采用复合纺丝技术制成的纤维，以皮芯型结构(如同心型、偏心型和并列型等)居多，皮层组分比芯层组分熔点低，在一定工艺条件下，皮层起粘合作用，而芯层保持主体纤维形态。常见的皮芯复合纤维有：PE/PP、PE/PET、LMPET/PET等；常见的皮芯比例有50/50，20/80，30/70等。

复合纤维因低熔点组分的存在，使得主体纤维难以定型，导致加工工艺较为复杂，受复合比、干燥工艺、纺丝温度、拉伸倍数等因素影响。低熔点复合纤维纺丝时，复合纤维的皮芯比例高低决定了纤维粘结性能的优劣。皮芯比例过高导致纺丝困难，纤维的强力下降；皮芯比例过低会使皮层破裂，一般采用50∶50。在干燥时，采用真空转鼓干燥系统，并适当延长干燥时间，解决切片干燥粘连问题[17]。复合纤维纺丝过程中为避免两种熔体温差过大而影响可纺性和卷绕质量，应考虑选用螺杆挤出温度相近的熔体[18]。适宜的拉伸倍数，可使纤维取向度良好，晶型稳定，因此可根据产品需要，选择合适的拉伸倍数。

与单组分低熔点纤维相比，低熔点复合纤维因组分差异存在潜在卷缩性，其卷缩形态随原料品种、组分比例、拉伸条件而改变[19]。因此低熔点复合纤维开发过程中应通过选择合适的高聚物分子量、原料配比和拉伸比大小，使纤维不产生蜷缩。低熔点复合纤维在一定加热温度下存在表面熔融而芯层不熔的现象，低熔点组分起粘结作用，高熔点组分维持纤维形态，故可提高被粘结制品的强度和性能，相比单组分低熔点纤维有更为广阔的应用前景。

3 低熔点纤维的应用领域

3.1 服用织物产品

利用低熔点纤维热熔黏结的特点，混入一定比例的低熔点纤维，可在一定程度上提高纤维之间的抱合性，防止纤维滑移，且不影响织物原有风格。如：采用低熔点双组分涤纶长丝与主原料交织，能够改善纬编针织产品的脱散性[20]；羊毛织物因羊毛纤维的鳞片结构，织物存在毡缩的现象，若采用化学整理的方法来改善毡缩性能不仅破坏织物手感且对环境产生污染，用ES纤维以不同比例和羊毛混纺经热处理之后，尺寸稳定性和防毡缩性能均得到了明显地提高，改善了精纺毛织物的洗可穿性能，实现绿色整理[21]。此外，将低熔点聚酯纤维按照一定比例与丝绒混纺，经热处理后，能提高混纺丝绒的强度和抱合力，有助于保护丝绒，起到抗起毛起球作用[22]。综合而言，低熔点纤维在服用织物中的合理运用，既能保持原织物穿着舒适的特点，同时又避免原有织物本身易起毛起球、易毡缩、易脱散等缺点，满足了消费者追求多样化、高档化的要求，但低熔点纤维种类选择与添加量对纱线的增强机制、织物服用舒适性与机械性能的影响仍是后续研究的重点。

3.2 非织造产品

低熔点纤维在非织造产品中主要作用是纤维加热熔融后起粘结固化作用，能保持非织造布固有的网状结构，充分发挥主体纤维的物理化学性能，从而拓宽非织造产品的应用范围。低熔点纤维非织造产品常采用热风粘合和热轧粘合两种方式，其中热风粘合有助于融化纤维表面，增加纤维间接触面积，可开发蓬松性高的非织造产品；热轧法粘合在压力作用下达到纤维粘合加固目的，可生产高强度的非织造产品。研究表明[23]，低熔点纤维的用量与非织造产品的强度紧密相关，同时受纤维的杂乱度、加热压力、加热温度、时间和冷却时间影响。

在服用家纺领域，低熔点纤维主要用于服装用衬布、粘合衬，以及床上保暖用品等开发，如低熔点聚酰胺纤维广泛应用于热轧法制造粘合衬，选用不同熔点范围的纤维品种以满足不同用途需要，用于外衣及薄型面料服装开发，可简化成衣工艺；利用复合纤维，生产热熔无胶棉，大大降低了无胶棉的生产成本，因不含化学粘合剂，产品性能和档次高，替代喷胶棉成为保暖棉市场的主导产品[24]。此外，在生产中加入低熔点热粘合纤维，采用热风法开发热风絮片，具有质量轻盈和保暖性好等诸多优点，广泛应用于御寒服装和床上用品等领域，未来应更多关注低熔点纤维与其他如中空、卷曲等纤维的配合使用，以开发设计更多新型复合絮片产品，提升了产品的档次和经济附加值。

在卫生用品领域，主要用于医用卫生的表面材料；工业领域，主要用于过滤材料，绝缘材料等；在土木工程领域，主要用于片材、排水装置、覆盖材料。如低熔点聚丙烯纤维生产的非织造产品，广泛应用于医用卫生领域，但产品的柔软性、抗静电性和渗水性仍需进一步提升，因此，研制新型低粘结温度柔软型聚丙烯纤维是解决的关键。桔瓣型低熔点纤维非织造产品具有柔软、悬垂性和蓬松性好的特点，主要应用于汽车纺织品及医疗卫生等领域，如PU基布和医用绷带等[25]；海岛型低熔点纤维非织造产品吸水性好，强力低，主要应用于美容面膜、过滤材料等领域[26]。未来可开发超细低熔点纤维非织造产品，提高产品比表面积，改善产品手感，可尝试应用于高精密度过滤材料及高级擦拭布等领域。

3.3 复合材料及其他产品

低熔点纤维在产品开发中可作为增强基材、利用其热粘结作用开发复合材料及其它产品，广泛应用于造纸行业、汽车工业、包装材料等领域。在造纸过程中，低熔点复合纤维以其化学稳定性、使用方便，成为造纸新纤维原料品种，主要用作粘合剂，适用于制作有高湿强度要求的纸张，拓宽了纸品的应用领域，如热封型茶叶滤纸等[27]；低熔点纤维可用于天然植物纤维复合材料的开发，并应用于建筑及土工、汽车及装饰材料、过滤材料和包装材料，如椰壳纤维复合材料开发中，加入低熔点丙纶纤维可弥补了椰壳纤维强度低，热稳定性差的缺点[28]；将黄麻纤维与低熔点纤维PLA混合后按一定工艺成型，可制得可生物降解的环境友好型复合地膜，解决地膜难以降解和污染土壤问题，对麻地膜的发展具有积极意义，也适用于用作环保购物袋及包装材料的开发[29]。此外，利用低熔点纤维热粘结性，可以把木棉固结成絮，防止长时间存放引起的纤维间滑移，使材料浮力稳定，并使材料的耐压缩性能得以改善[30]。未来在复合材料开发方面，应重点关注低熔点纤维与复合材料的界面特性、掌握低熔点纤维对复合材料的机械性能的影响规律，以开发高性能的复合材料，拓展其应用领域。

4 结语

低熔点纤维在服用、家纺、产业用等领域的应用极大拓展了现有产品开发模式，丰富了产品种类，已展现出广阔的市场前景。但低熔点纤维在制备方面仍有提升空间，未来应注重与开发高粘性纤维，低加工温度、宽加工范围和高加工速度以适应产品向高速、高效发展的趋势；开发不同外观及风格的差别化低熔点纤维品种，如超细纤维、中空纤维、易染纤维等低熔点纤维，提高低熔点纤维的性能，使低熔点纤维具有良好的经济效应和广阔的应用前景。在低熔点纤维后续产业开发与应用方面，应重点解决多元组分低比例混合均匀性问题，探索低熔点纤维与其他纤维的合理科学选用，研究低熔点纤维种类及比例对产品的性能的影响规律，以开发出更柔软、更高强度、更优服用性能的低熔点纤维产品。

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