低熔點纖維的開發與應用現狀

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

低熔點纖維約20世紀70年代問世，它是一種合成纖維，具有較低的熔點，用于熱熔粘結等材料及其制品的開發，通常可由聚酯、聚酰胺、聚丙烯等聚合物共聚、共混或改性后，經熔融紡絲法制得。這類纖維因其自身高溫熔融，無需化學粘合劑，從而減少污染、降低成本，作為熱熔粘結材料，頗受歡迎，廣泛應用于高檔服裝、家用紡織品、醫用衛生、工業應用等領域。當前，國內在低熔點纖維的開發與應用領域與國外先進水平還存在差距，主要表現在低熔點纖維創新開發不足、產品手感不夠柔軟等。因此本文對目前低熔點纖維生產工藝及發展現狀進行了整理與分析，以求掌握各種低熔點纖維的優缺點，為低熔點纖維的應用與產品開發提供幫助。

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合組分低熔點纖維。單組分低熔點纖維根據組分原料不同主要包括聚丙烯、聚酯、聚酰胺等低熔點纖維；復合組分低熔點纖維根據組分原料不同主要包括聚烯烴類復合纖維、聚酯類復合纖維兩大類。復合低熔點纖維進一步根據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關鍵，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定[4]。因此根據不同原料構成與特征確定合適的共混紡絲工藝條件仍是生產企業開發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用常選用細旦纖維，一般用于用即棄衛生醫用制品，這是因為細旦纖維適用于生產手感柔軟而薄型的產品。但纖維在使用時不耐干洗和消毒，應用受限。未來應更多關注低粘合溫度、寬粘合溫度范圍的柔軟手感聚丙烯纖維，以拓展纖維的應用領域與應用層次。

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變溫度、結晶性能影響較大。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，改善結晶性能，同時降低熔點[9]。生產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]向常規聚酯結構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致結晶度降低，造成紡絲困難，因此對紡絲工藝過程的控制極其關鍵，值得注意的是：低熔點聚酯切片軟化點遠遠低于水的沸點，切片受熱極易粘結，采用真空干燥系統，嚴格控制干燥溫度，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，紡絲各區溫度的合理選擇仍是紡絲取得成功的關鍵，主要應根據聚酯的熔融性質、熔點、特性粘度、熔體溫度和各加熱區相應螺桿部分所起的作用等進行綜合確定[13]。未來低熔點聚酯纖維開發應進一步選擇合適的第三、第四單體及其配比，以提高結晶度，降低結晶溫度，改善紡絲可紡性。

未來應更多探索低熔點聚酯纖維的分子結構與組分設計對粘結性、耐溶劑性、耐水洗及干洗等性能的影響，以開發一種低成本、高粘結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域的應用，實現產品開發成本的降低。

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聚合物，結晶度及纖維軟化點低，易產生粘結，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結晶溫度、噴絲板參數、紡絲工藝及牽伸工藝等實現。此外，在特種油劑保護下，選擇低紡絲卷繞速度可避免纖維在紡絲時產生粘結現象，確保順利退繞，減少斷頭和毛絲現象[15]。

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

2.4 復合纖維

復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合紡絲技術制成的纖維，以皮芯型結構(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。常見的皮芯復合纖維有：PE/PP、PE/PET、LMPET/PET等；常見的皮芯比例有50/50，20/80，30/70等。

復合纖維因低熔點組分的存在，使得主體纖維難以定型，導致加工工藝較為復雜，受復合比、干燥工藝、紡絲溫度、拉伸倍數等因素影響。低熔點復合纖維紡絲時，復合纖維的皮芯比例高低決定了纖維粘結性能的優劣。皮芯比例過高導致紡絲困難，纖維的強力下降；皮芯比例過低會使皮層破裂，一般采用50∶50。在干燥時，采用真空轉鼓干燥系統，并適當延長干燥時間，解決切片干燥粘連問題[17]。復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量，應考慮選用螺桿擠出溫度相近的熔體[18]。適宜的拉伸倍數，可使纖維取向度良好，晶型穩定，因此可根據產品需要，選擇合適的拉伸倍數。

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

3 低熔點纖維的應用領域

3.1 服用織物產品

利用低熔點纖維熱熔黏結的特點，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品的脫散性[20]；羊毛織物因羊毛纖維的鱗片結構，織物存在氈縮的現象，若采用化學整理的方法來改善氈縮性能不僅破壞織物手感且對環境產生污染，用ES纖維以不同比例和羊毛混紡經熱處理之后，尺寸穩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，經熱處理后，能提高混紡絲絨的強度和抱合力，有助于保護絲絨，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機制、織物服用舒適性與機械性能的影響仍是后續研究的重點。

3.2 非織造產品

低熔點纖維在非織造產品中主要作用是纖維加熱熔融后起粘結固化作用，能保持非織造布固有的網狀結構，充分發揮主體纖維的物理化學性能，從而拓寬非織造產品的應用范圍。低熔點纖維非織造產品常采用熱風粘合和熱軋粘合兩種方式，其中熱風粘合有助于融化纖維表面，增加纖維間接觸面積，可開發蓬松性高的非織造產品；熱軋法粘合在壓力作用下達到纖維粘合加固目的，可生產高強度的非織造產品。研究表明[23]，低熔點纖維的用量與非織造產品的強度緊密相關，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，如低熔點聚酰胺纖維廣泛應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，可簡化成衣工藝；利用復合纖維，生產熱熔無膠棉，大大降低了無膠棉的生產成本，因不含化學粘合劑，產品性能和檔次高，替代噴膠棉成為保暖棉市場的主導產品[24]。此外，在生產中加入低熔點熱粘合纖維，采用熱風法開發熱風絮片，具有質量輕盈和保暖性好等諸多優點，廣泛應用于御寒服裝和床上用品等領域，未來應更多關注低熔點纖維與其他如中空、卷曲等纖維的配合使用，以開發設計更多新型復合絮片產品，提升了產品的檔次和經濟附加值。

在衛生用品領域，主要用于醫用衛生的表面材料；工業領域，主要用于過濾材料，絕緣材料等；在土木工程領域，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的非織造產品，廣泛應用于醫用衛生領域，但產品的柔軟性、抗靜電性和滲水性仍需進一步提升，因此，研制新型低粘結溫度柔軟型聚丙烯纖維是解決的關鍵。桔瓣型低熔點纖維非織造產品具有柔軟、懸垂性和蓬松性好的特點，主要應用于汽車紡織品及醫療衛生等領域，如PU基布和醫用繃帶等[25]；海島型低熔點纖維非織造產品吸水性好，強力低，主要應用于美容面膜、過濾材料等領域[26]。未來可開發超細低熔點纖維非織造產品，提高產品比表面積，改善產品手感，可嘗試應用于高精密度過濾材料及高級擦拭布等領域。

3.3 復合材料及其他產品

低熔點纖維在產品開發中可作為增強基材、利用其熱粘結作用開發復合材料及其它產品，廣泛應用于造紙行業、汽車工業、包裝材料等領域。在造紙過程中，低熔點復合纖維以其化學穩定性、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度要求的紙張，拓寬了紙品的應用領域，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合材料的開發，并應用于建筑及土工、汽車及裝飾材料、過濾材料和包裝材料，如椰殼纖維復合材料開發中，加入低熔點丙綸纖維可彌補了椰殼纖維強度低，熱穩定性差的缺點[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境友好型復合地膜，解決地膜難以降解和污染土壤問題，對麻地膜的發展具有積極意義，也適用于用作環保購物袋及包裝材料的開發[29]。此外，利用低熔點纖維熱粘結性，可以把木棉固結成絮，防止長時間存放引起的纖維間滑移，使材料浮力穩定，并使材料的耐壓縮性能得以改善[30]。未來在復合材料開發方面，應重點關注低熔點纖維與復合材料的界面特性、掌握低熔點纖維對復合材料的機械性能的影響規律，以開發高性能的復合材料，拓展其應用領域。

4 結 語

低熔點纖維在服用、家紡、產業用等領域的應用極大拓展了現有產品開發模式，豐富了產品種類，已展現出廣闊的市場前景。但低熔點纖維在制備方面仍有提升空間，未來應注重與開發高粘性纖維，低加工溫度、寬加工范圍和高加工速度以適應產品向高速、高效發展的趨勢；開發不同外觀及風格的差別化低熔點纖維品種，如超細纖維、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濟效應和廣闊的應用前景。在低熔點纖維后續產業開發與應用方面，應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選用，研究低熔點纖維種類及比例對產品的性能的影響規律，以開發出更柔軟、更高強度、更優服用性能的低熔點纖維產品。

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