双组分复合纤维及其制备方法.pdf

本发明提供一种双组分复合纤维，所述双组分复合纤维中的双组分为聚酯组分和聚酰胺组分，所述双组分复合纤维包括呈放射性排列的骨架部和填充在所述骨架部中的裂片部，所述双组分分别形成所述骨架部和裂片部，所述聚酯组分包括聚酯和助熔剂，所述助熔剂占所述双组分纤维重量的0.1％～4％。本发明在聚酯内混合所述助熔剂，由于所述助熔剂可以增加聚酯和聚酰胺之间的物理粘结强度，这样在对双组分复合纤维进行开松、梳理时，可以防止两个组分提前进行开纤，从而保证无纺布生产的顺利进行。

1.  一种双组分复合纤维，其特征在于，所述双组分复合纤维中的双组分为聚酯组分和聚酰胺组分，所述双组分复合纤维包括呈放射性排列的骨架部和填充在所述骨架部中的裂片部，所述双组分分别形成所述骨架部和裂片部，所述聚酯组分包括聚酯和助熔剂，所述助熔剂占所述双组分纤维重量的0.1％～4％。

2.  根据权利要求1所述的双组分复合纤维，其特征在于，所述骨架部与所述裂片部按重量比为：15％～30％∶70％～85％。

3.  根据权利要求1所述的双组分复合纤维，其特征在于，所述聚酯组分形成所述骨架部，所述聚酰胺组分形成所述裂片部。

4.  根据权利要求1所述的双组分复合纤维，其特征在于，所述聚酯组分形成所述裂片部，所述聚酰胺组分形成所述骨架部。

5.  根据权利要求1至4任一项所述的双组分复合纤维，其特征在于，所述聚酯组分中的聚酯选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸-1，4-环己二甲酯或聚2，6-萘二酸乙二酯，优选为聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯中的一种或多种。

6.  根据权利要求1至4任一项所述的双组分复合纤维，其特征在于，所述聚酰胺组分选自聚己内酰胺(PA-6)、聚己二酰己二胺(PA-66)、聚己二酰丁二胺、聚己二酰戊二胺、聚己酰庚二胺、聚己二酰辛二胺、聚己二酰壬二胺、聚己二酰剂癸二胺，优选为聚己内酰胺和聚己二酰己二胺中的一种或几种。

7.  一种制备权利要求1至6任一项所述的双组分复合纤维的方法，其特征在于，包括：
将所述聚酯组分在第一螺杆挤出机内熔融混炼；
将所述聚酰胺组分在第二螺杆挤出机内熔融混炼；
将所述第一螺杆挤出机的混炼产物和所述第二螺杆挤出机的混炼产物通过喷丝板挤出成型得到初生纤维，所述喷丝板包括多个喷丝孔，所述喷丝孔包括呈放射性排列的骨架挤出孔和被所述骨架挤出孔间隔的裂片挤出孔，所述初生纤维包括从所述骨架挤出孔挤出的骨架部和从所述裂片挤出孔挤出的裂片部；
将所述初生纤维依次进行冷却、上油、去应力、牵伸得到双组分复合纤维。

8.  根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，对所述初生纤维进行牵伸的总牵倍为3～4倍。

9.  根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述冷却的温度为20～26℃。

10.  根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述上油后纤维的含油量为0.2wt％～0.6wt％。

双组分复合纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维纺丝领域，尤其涉及一种双组分复合纤维及其制备方法。
背景技术
复合纤维是指由两种聚合物、两种以上聚合物或具有不同性质的同一聚合物经复合纺丝法制成的化学纤维，在纤维的截面上含有两种或两种以上不相混合的组分。按照结构划分，常见的复合纤维有并列型、皮芯型、天星型、海岛型、裂片型等。
复合海岛纤维主要用于制造超细纤维PU合成革。超细纤维PU合成革是指具有纤度小于0.33dtex的超细纤维结构的合成革，该合成革由于发挥了超细纤维的强吸水性，因此具备了与天然皮革相媲美的吸湿性。此外，超细纤维PU合成革还在耐化学性、防霉变性、质量均一性和可加工性等方面超过了天然皮革。
在现有技术中，利用复合海岛纤维制备超细纤维PU合成革一般按照如下工艺：首先使用共混纺丝法将聚酯组分和聚酰胺组分共混、熔融、挤出成型、牵伸定型后形成包括海组分和岛组分的复合海岛纤维，再将所述复合海岛纤维进行梳理、针刺制成无纺布。然后，使用聚氨酯对无纺布进行含浸处理，即将聚氨酯填充在无纺布的纤维间隙中，最后再用溶剂选择性的去除海组分或岛组分形成聚酯超细纤维或聚酰胺超细纤维，得到超细纤维PU合成革。
现有技术的主要问题是：采用复合海岛纤维法制成的超细纤维合成革只能保留一种组分的纤维，如尼龙(聚酰胺纤维)或涤纶(聚酯纤维)，而尼龙的特点是过于柔软，涤纶的特点是刚性太强。因此，最后得到的合成革如果只保留尼龙组分时，虽然柔软，手感好，但是刚性差，即所谓“皮革不挺”的现象；而只保留涤纶组分时，刚性太强，手感发硬。此外，采用溶剂去除一种组分时产生的废水不但对环境污染严重，而且还造成了原料的浪费，增加了合成革的单位成本。
本发明人考虑，可以用聚酯组分和聚酰胺组分为原料制造裂片型的双组分复合纤维，然后将所述双组分复合纤维制成无纺布。对无纺布含浸处理时，同时保留聚酯组分和聚酰胺组分，再通过后续的开纤工艺使两组分分离得到聚酯超细纤维和聚酰胺超细纤维，这样就可以使皮革即能具备涤纶的挺度又能兼顾尼龙的柔软性，而且还可以减少对环境的污染，降低皮革单位成本。
但是，利用现有技术下的裂片型的双组分复合纤维制备无纺布时，由于聚酯和聚酰胺的物理粘结强度较弱，因此在对纤维进行开松、梳理的过程中，双组分复合纤维的两个组分会提前分离，即开纤，这样就会给无纺布的针刺步骤带来较大的难度，造成不能顺利进行针刺，甚至无法正常生产。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于，提供一种双组分复合纤维，使用该复合纤维制备无纺布时，可以防止其在开松和梳理的过程中提前开纤，从而能够保证无纺布制备工序的顺利进行。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种双组分复合纤维，所述双组分复合纤维中的双组分为聚酯组分和聚酰胺组分，所述双组分复合纤维包括呈放射性排列的骨架部和填充在所述骨架部中的裂片部，所述双组分分别形成所述骨架部和裂片部，所述聚酯组分包括聚酯和助熔剂，所述助熔剂占所述双组分纤维重量的0.1％～4％。
优选的，所述骨架部与所述裂片部按重量比为15％～30％∶70％～85％。
优选的，所述聚酯组分形成所述骨架部，所述聚酰胺组分形成所述裂片部。
优选的，所述聚酯组分形成所述裂片部，所述聚酰胺组分形成所述骨架部。
优选的，所述聚酯组分中的聚酯选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸-1，4-环己二甲酯或聚2，6-萘二酸乙二酯，优选为聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯中的一种或多种。
优选的，所述聚酰胺组分选自聚己内酰胺(PA-6)、聚己二酰己二胺(PA-66)、聚己二酰丁二胺、聚己二酰戊二胺、聚己酰庚二胺、聚己二酰辛二胺、聚己二酰壬二胺、聚己二酰剂癸二胺，优选为聚己内酰胺和聚己二酰己二胺中的一种或几种。
本发明还提供一种制备双组分复合纤维的方法，其特征在于，包括：
将所述聚酯组分在第一螺杆挤出机内熔融混炼；
将所述聚酰胺组分在第二螺杆挤出机内熔融混炼；
将所述第一螺杆挤出机的混炼产物和所述第二螺杆挤出机的混炼产物通过喷丝板挤出成型得到初生纤维，所述喷丝板包括多个喷丝孔，所述喷丝孔包括呈放射性排列的骨架挤出孔和被所述骨架挤出孔间隔的裂片挤出孔，所述初生纤维包括从所述骨架挤出孔挤出的骨架部和从所述裂片挤出孔挤出的裂片部；
将所述初生纤维依次进行冷却、上油、去应力、牵伸得到双组分复合纤维。
优选的，对所述初生纤维进行牵伸的总牵倍为3～4倍。
优选的，所述冷却的温度为20～26℃。
优选的，所述上油后纤维的含油量为0.2wt％～0.6wt％。
本发明提供了一种双组分复合纤维，由聚酯组分和聚酰胺组分组成，所述双组分复合纤维包括呈放射性排列的骨架部和填充在所述骨架部中的裂片部，所述双组分分别形成所述骨架部和裂片部，所述聚酯组分包括聚酯和助熔剂，所述助熔剂占所述双组分纤维重量的0.1％～4％。本发明在聚酯内混合所述助熔剂，由于所述助熔剂可以增加聚酯组分和聚酰胺之间的物理粘结强度，这样在对双组分复合纤维进行开松、梳理时，可以防止两个组分提前进行开纤维，从而保证无纺布生产的顺利进行。
附图说明
图1、本发明提供的双组分复合纤维的示意图；
图2、本发明提供的喷丝孔结构示意图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明提供的一个制备双组分复合纤维的方案，包括：
将聚酯组分在第一螺杆挤出机内熔融混炼；
将聚酰胺组分在第二螺杆挤出机内熔融混炼；
将所述第一螺杆挤出机的混炼产物和所述第二螺杆挤出机的混炼产物通过喷丝板挤出成型得到初生纤维，所述喷丝板包括多个喷丝孔，所述喷丝孔包括呈放射性排列的骨架挤出孔和被所述骨架挤出孔间隔的裂片挤出孔，所述初生纤维包括从所述骨架挤出孔挤出的骨架部和从所述裂片挤出孔挤出的裂片部，所述聚酯组分包括聚酯和助熔剂，所述助熔剂占所述双组分纤维重量的0.1％～4％；
将所述初生纤维依次进行冷却、上油、去应力、牵伸得到双组分复合纤维。
按照本发明，所述聚酰胺组分中的聚酰胺可以选用以下聚合物中至少一种：聚己内酰胺(PA-6)、聚己二酰己二胺(PA-66)、聚己二酰丁二胺、聚己二酰戊二胺、聚己酰庚二胺、聚己二酰辛二胺、聚己二酰壬二胺、聚己二酰剂癸二胺，优选为聚己内酰胺和聚己二酰己二胺。
按照本发明，所述聚酯组分中的聚酯可以选用以下聚合物中至少一种：聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸-1，4-环己二甲酯或聚2，6-萘二酸乙二酯，优选为聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯。
所述助熔剂优选为改性树脂，如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。
按照本发明，可以分别提供聚酯切片和聚酰胺切片，然后对所述聚酯切片和聚酰胺切片进行干燥处理后再分别送入螺杆挤出机进行混炼。所述聚酯切片干燥温度为160～180℃，优选为165～175℃；所述聚酰胺的干燥温度为80℃～100℃，更优选为85℃～95℃。本发明对聚酯和聚酰胺的干燥环境没有特殊要求，可以在电热鼓风烘箱、红外烘箱、热风循环烘箱等本领域技术人员熟知的干燥设备内进行干燥。
将聚酯切片干燥后，放入第一螺杆挤出机内熔融混炼，所述助熔剂可以加入到所述第一螺杆挤出机内与所述聚酯混合，第一螺杆挤出机的混炼温度优选为270℃～295℃，更优选为280℃～290℃。将聚酰胺切片干燥后，放入第二螺杆挤出机内熔融混炼，第二螺杆挤出机的混炼温度优选为260℃～280℃，更优选为265℃～275℃。
本发明中使用的挤出机可以为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，挤出机螺杆的直径为50mm～130mm，优选为60mm～120mm，长径比为20～27优选为22～25，更有选为23～24；压缩比优选为3～4。
在两个螺杆挤出机内混炼后的熔体分别进入聚酯、聚酰胺纺丝箱体，经各自的纺丝计量泵进入复合纺丝组件。在复合纺丝组件内，经同一个熔体分配板、喷丝板形成复合初生纤维，复合初生纤维结构示意图如图1所示，包括呈放射性排列的纤维骨架部1和填充在所述纤维骨架部之间的裂片部2。
按照本发明，所述喷丝板具有桔瓣状的喷丝孔，如图2所示，为喷丝孔的截面示意图。所述喷丝孔11截面形状为圆形，包括多个呈放射状排列的骨架挤出孔11a和被所述骨架挤出间隔的裂片挤出孔11b。这样，所述聚酯和聚酰胺两个组分可分别通过所述骨架挤出孔和所述裂片挤出孔挤出形成复合纤维，从所述骨架挤出孔挤出的组分形成纤维的骨架部，从所述裂片挤出孔挤出的组分形成纤维的裂片部。
按照本发明，所述裂片部组分∶骨架部组分按重量比为15％～30％∶70％～85％，更优选为21％～27％∶73％～79％。所述聚酯组分可以作为裂片部，此时聚酰胺组分作为骨架部。所述聚酯组分也可以作为骨架部，此时聚酰胺组分作为裂片部。
按照本发明，对于所述骨架挤出孔的数量，并无特别限制，可以为4个～20个。在图2中，骨架挤出孔的数量为8个，这样可形成8分瓣的裂片纤维。
得到复合初生纤维后，将所述复合初生纤维经环形冷却吹风装置进行冷却定型，冷却温度15℃～30℃，更优选为18℃～26℃，更优选为20℃～25℃。初生纤维经过冷却后，优选使用双面上油轮进行第一次上油，第一次上油后，初生纤维含油量优选占纤维总重的0.1％～0.6％，更优选为0.2％～0.5％，更优选为0.3％～0.4％。所述上油可以使用本领域技术人员熟知的阴离子或非离子表面活性剂。
所述上油后的纤维经本领域技术人员熟知的牵引装置，放入盛丝桶内，在盛丝桶内静置至少5小时以去除内应力，更优选静置10小时以上，更优选静置18小时以上。
将所述初生纤维在盛丝桶内静置消除内应力后，按照成品所需的总旦数统一集束，对纤维进行牵伸，牵伸总牵倍优选为2～5倍，更优选为3～4倍，牵伸级数优选为2级或以上，每一级牵伸倍数优选为1.1倍～2倍。纤维经过牵伸后，经卷曲成形，将卷曲后的纤维进行第二次上油、松弛热定型、切断、包装成为裂片型纤维成品，成品含油率控制优选小于纤维总重的0.2％。
所述第一次上油和第二次上油工序所使用的油剂为硅烷类油剂，具体为以下任意一种或多种：聚硅氧烷类和各种改性硅烷类油剂，可以降低纤维之间的摩擦；矿物油类，可以降低纤维和金属之间的摩擦；以及抗静电类油剂。第二次上油工艺选择在卷曲前或者卷曲后进行都可以。
松弛热定型是指将纤维在一定的张力下进行热处理，使其具有稳定的尺寸和形态的工艺。按照本发明的方案，进行这样的处理可以使纤维具有稳定的尺寸，缩水率下降；消除褶皱，提高抗皱能力；提高抗起球能力，增强纤维的弹性。松弛热定型的温度优选为60℃～100℃，更优选为70℃～90℃，更优选为75℃～85℃。本发明提供的上述双组分复合纤维，可以用于制备无纺布，然后对其含浸处理后，同时保留两种组分，然后通过开纤维工艺使双组分分离得到含有聚酯超细纤维和聚酰胺超细纤维的超细纤维PU合成革。
制备无纺布时，可以按照本领域技术人员熟知的方法制造无纺布，例如：针刺法、水刺法、浆粕气流法、熔喷法、缝编法等方法，本发明优选使用针刺法。具体步骤为：首先对纤维进行粗开松和精开松两步开松处理，再将开松后的纤维经过梳理机梳理成网，再通过机械铺网，然后此纤维网进入针刺机，进行多次的针刺处理，最终得到裂片型纤维无纺布，无纺布工艺要求为：针刺速度200针/分钟～400针/分钟，针刺深度为：1mm～11mm，针刺密度为3000针/cm²～5000针/cm²，密度优选为0.15g/cm³～0.25g/cm³，克重优选为280g/m²～600g/m²。
制备无纺布后，将所述无纺布进行PVA含浸，干燥，再进行烫平定型，PVA含浸液以质量浓度计优选包括：1％～3％的聚乙烯醇，余量为水。无纺布经PVA含浸后，再进行PU含浸，使PU充分填充在纤维间隙中，PU含浸液以质量计优选包括：12％～20％的聚氨酯、1％～3.2％的表面活性剂、余量为水。再将所述PU含浸后的含浸布送入凝固液中凝固，再经过水洗、干燥最终得到PU含浸的未开纤基布。所述凝固液以质量计包括29％～39％的DMF(二甲基甲酰胺)，余量的水。
无纺布经过PU含浸得到未开纤基布后，可以将所述未开纤基布送入氢氧化钠溶液中浸泡，氢氧化钠溶液浓度以质量计优选为1-5％。再将所述未开纤基布送入高温蒸箱中加热至80-100℃后使用5-20℃的冷却水迅速冷却。然后可以使用超声波处理、机械揉搓处理、高温揉搓处理等工序得到超细纤维PU合成革。所述超细纤维PU合成革可以进行起绒、染色、磨边、贴面等处理。使用本发明提供的双组分复合纤维制造的超细纤维PU合成革含有聚酯超细纤维和聚酰胺超细纤维，因此具有聚酰胺的柔软性和聚酯的硬度。
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明提供的无纺布含浸方法进行描述。
下面实施例和比较例中，均使用同一种螺杆挤出机，参数如下：直径为80mm，长径比为25，压缩比为4。
实施例1
取22份对聚对苯二甲酸乙二酯切片在170℃干燥后，放入聚酯纺丝螺杆挤出机在280℃熔融混炼，混炼时加入3份助熔剂，助熔剂为聚对苯二甲酸丁二醇酯；取75份聚己内酰胺切片在85℃干燥后放入聚酰胺纺丝螺杆挤出机在270℃熔融混炼。
将两个螺杆挤出机的混炼产物经如图2所示的8分瓣喷丝板挤出成型得到初生纤维，以下实施例均采用此喷丝板挤出成型，得到8分瓣的初生纤维，所述初生纤维由纤维骨架部和填充在所述纤维骨架之间的裂片部组成，其中纤维骨架部成分为聚对苯二甲酸乙二酯，裂片部成分为聚己内酰胺；
然后将所述初生纤维经环形冷却吹风装置进行冷却定型，冷却温度22℃，再经双面上油轮进行上油，油剂为4wt％硅氧烷乳液，纤维上油后的含油量为0.4％，经牵引、喂入装置进入盛丝桶，静置10小时消除内应力；
然后将所述纤维依次经过1.7倍、2.1倍的牵伸后，进入卷曲机进行机械卷曲成形，卷曲后的纤维进行上油，油剂为4wt％硅氧烷乳液；然后进行松弛热定型、切成50mm的短纤维、包装成为成品，成品含油率小于0.2wt％，松弛热定型温度为70℃，测量纤维性能如表1。
实施例2至实施例5
上述四个实施例中使用与实施例1相同的聚酯、助熔剂、聚酰胺，具体工艺参数见表2：
测量实施例2至5性能，列于表1。
实施例6
去实施例1至5制成的纤维即经过开松、梳理、针刺制成无纺布，在无纺布制备的过程中，均未产生提前开纤现象，无纺布工艺要求和性能如表3，为QB/T2888-2007。
表1、本发明实施例制备的复合纤维力学性能

表2实施例2至～实施例5工艺参数

表3、本发明实施例制备的无纺布力学性能

比较例1
取25份对聚对苯二甲酸乙二酯切片在170℃干燥后，放入聚酯纺丝螺杆挤出机在280℃熔融混炼；取75份聚己内酰胺切片在85℃干燥后放入聚酰胺纺丝螺杆挤出机在280℃熔融混炼，其它工艺与实施例1相同，得到纤维后，按与表1所用相同标准，测试纤维性能性能如下：
纤度：均值为2.38dtex，偏差为+5.1；断裂强度：均值为4.57，CV值为3.5％；断裂伸长：均值为33.％，CV值为6.8％；卷曲性能：卷曲个数为13.5个/25cm，卷曲率为11.1％；长度：均值为50.0mm，偏差为-2％；倍长纤维率：0，疵点含量0；比电阻小于5.6≤Ω·cm，回潮率为0.83％。
将纤维制备无纺布，在梳理过程中产生开纤问题，针刺时产生大量毛球。
比较例2
取75份对聚对苯二甲酸乙二酯切片在176℃干燥后，放入聚酯纺丝螺杆挤出机在280℃熔融混炼；取25份聚己内酰胺切片在88℃干燥后放入聚酰胺纺丝螺杆挤出机在270℃熔融混炼，其它工艺与实施例4相同，得到纤维后，按与表1所用相同标准，测试纤维性能如下：
纤度：均值为2.35dtex，偏差为+5.3；断裂强度：均值为4.56cN/dtex，CV值为3.4％；断裂伸长：均值为33.4％，CV值为6.7％；卷曲性能：卷曲个数为13.6个/25cm，卷曲率为11.5％；长度：均值为50.0mm，偏差为-2％；倍长纤维率：0，疵点含量0；比电阻小于5.8≤Ω·cm，回潮率为0.86％。
将纤维制备无纺布，在梳理过程中产生开纤问题，针刺时产生大量毛球。
以上对本发明提供的双组分复合纤维及其制备方法进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。