轻量性超细纤维基布的制造方法.pdf

本发明涉及一种超细纤维的制造方法，其包含将一岛成分聚合物以及一海成分聚合物纺成超细纤维；该方法的特征在于该岛成分为一聚烯烃类聚合物，且该海成分为一溶除性相异于该岛成分之聚合物。本发明另提供一种超细纤维基布的制造方法，其将利用前述方法制造而得的超细纤维制造成一基材，再将该基材的海成分溶除，藉此制得该超细纤维基布。由于所选用的聚烯烃类聚合物制成的岛成分具有密度低及高弯曲弹性系数的特性，根据本发明的不织布或织物基材可以大量减少重量而仍可在溶除海成分后得到所要的最终产品厚度。

1、  一种超细纤维的制造方法，其特征在于，该方法包含下列步骤：
将岛成分聚合物以及海成分聚合物纺成超细纤维，其中该岛成分聚合物为一聚烯烃类聚合物，该海成分聚合物为一溶除性相异于该岛成分的聚合物。

2、  如权利要求1所述的一种超细纤维的制造方法，其中，将该岛成分与海成分以重量比为5∶95至95∶30的比例，利用混合纺丝法或复合纺丝法纺成该纤维。

3、  如权利要求1所述的一种超细纤维的制造方法，其中，该岛成分聚合物为密度低于1.0g/cm³且弯曲弹性系数大于9000kg/cm²的聚烯烃类聚合物。

4、  如权利要求1所述的一种超细纤维的制造方法，其中，该岛成分是由聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚合物、聚乙烯弹性体聚合物以及聚丙烯弹性体聚合物所组成的群组中选出。

5、  如权利要求1所述的一种超细纤维的制造方法，其中，该海成分聚合物为：一可溶解于有机溶剂的聚合物，或一可溶解于碱液的聚合物，或一可溶解于水的聚合物；
而该可溶解于有机溶剂的聚合物是由聚苯乙烯、聚乙烯以及乙烯-丙烯共聚合物所组成的群组中选出，该可溶解于碱液的聚合物是由含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯及其衍生物所组成的群组中选出，该可溶解于水的聚合物是由聚乙烯醇、含有IPA(间苯二甲酸)、TPA(对苯二甲酸)、AA(丙烯酸)、SIP(磺酸钠盐)以及PEG(聚乙二醇)的水溶性聚酯共聚合物所组成的群组中选出。

6、  如权利要求1所述的一种超细纤维的制造方法，其中，该海成分聚合物另包含至少一成分，该成分是由间苯二甲酸、脂肪族二羧酸、芳香族二羧酸、脂肪族二元醇、芳香族二元醇、羧基酸及其衍生物所组成的群组中选出。

7、  一种超细纤维基布的制造方法，其特征在于：该方法包含下列步骤：
将岛成分聚合物以及海成分聚合物纺成超细纤维，其中该岛成分聚合物为一聚烯烃类聚合物，该海成分聚合物为一溶除性相异于该岛成分的聚合物；
将该超细纤维制造成一基材；以及
溶除该基材的海成分，藉此制得该超细纤维基布。

8、  如权利要求7所述的一种超细纤维基布的制造方法，其中，该方法另包含有：在溶除该基材的海成分前，将该基材含浸于一高分子聚合物中。

9、  如权利要求7所述的一种超细纤维基布的制造方法，其中，该方法另包含有：在溶除该基材的海成分后，研磨该基布表面。

10、  如权利要求7所述的一种超细纤维基布的制造方法，其中，该基材为针轧不织布或为水轧不织布、平织布织物、针织布织物。

11、  如权利要求7所述的一种超细纤维基布的制造方法，其中，该岛成分聚合物为密度低于1.0g/cm³且弯曲弹性系数大于9000kg/cm²的聚烯烃类聚合物。

12、  如权利要求7所述的一种超细纤维基布的制造方法，其中，该岛成分是由聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚合物、聚乙烯弹性体聚合物以及聚丙烯弹性体聚合物所组成的群组中选出。

13、  如权利要求7所述的一种超细纤维基布的制造方法，其中，该海成分聚合物为：一可溶解于有机溶剂的聚合物，或一可溶解于碱液的聚合物，或一可溶解于水的聚合物；
而该可溶解于有机溶剂的聚合物是由聚苯乙烯、聚乙烯以及乙烯-丙烯共聚合物所组成的群组中选出，该可溶解于碱液的聚合物是由含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯及其衍生物所组成的群组中选出，该可溶解于水的聚合物是由聚乙烯醇、含有IPA(间苯二甲酸)、TPA(对苯二甲酸)、AA(丙烯酸)、SIP(磺酸钠盐)以及PEG(聚乙二醇)的水溶性聚酯共聚合物所组成的群组中选出。

14、  如权利要求7所述的一种超细纤维基布的制造方法，其中，该海成分聚合物另包含至少一成分，该成分是由间苯二甲酸、脂肪族二羧酸、芳香族二羧酸、脂肪族二元醇、芳香族二元醇、羧基酸及其衍生物所组成的群组中选出。

15、  如权利要求7所述的一种超细纤维基布的制造方法，其中，将该岛成分与海成分以重量比为5∶95至95∶30的比例，利用混合纺丝法或复合纺丝法纺成该纤维。

轻量性超细纤维基布的制造方法
技术领域
本发明是有关于一种轻量性超细纤维的制造方法，以及一种使用该轻量性超细纤维制造轻量性人工皮革及织物的方法。
背景技术
一般人工皮革的制造，是利用聚合物原料所纺成的纤维制造成不织布基材，再以数个加工步骤将该不织布基材制造成人工皮革。为了使人工皮革的重量较真皮或一般超细纤维人工皮革(是指以聚醯胺超细纤维或聚酯超细纤维为基材的人工皮革)更为轻盈，必须使皮革的基材轻量化并且使制造基材的纤维细微化以保持具真皮手感及表面绒毛感。
专利第79107562号申请案“以轻质聚丙烯不织布为底材的聚胺酯合成皮的制法”，揭示一种以1～10den(丹尼)的聚丙烯纤维制造皮革基材的方法，虽然以此方法制成的皮革重量较传统人工皮革轻，但是其使用的纤维不够纤细，因此无法得到真皮质感或是绒毛表面的人工皮革。
专利第78107985号申请案“类似真皮的复合超细纤维不织布专利案”，揭示一种以聚酯或尼龙原料制造的超细纤维制造皮革基材的方法，所制成的人工皮革质感及表面毛羽近似天然皮革。然而这两种纤维的密度分别为1.39及1.14g/cm³，比前述的聚丙烯的密度0.91g/cm³分别高了52.7％及25.3％，因此皮革依然很重，而无法符合要求。
因此，目前需要一种密度低且弯曲弹性系数高的超细纤维，由其制成的基布所制成的人工皮革或织物除保有类似真皮的质感之外且皮革重量会较公知人工皮革减轻很多。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用海岛型超细纤维制造轻量(lightweight)超细纤维基布的方法。
本发明的另一目的是提供一种利用该轻量的超细纤维基布制造轻量且近似真皮质感的人工皮革或是轻量(lightweight)织物的方法。
为了达成上述及其它的目的，本发明的海岛型纤维是选择密度低于1.0g/cm³且弯曲弹性系数大于9000kg/cm²的聚烯烃类聚合物作为岛成分，并且选择溶除性异于该岛成分的聚合物作为海成分。本发明所谓的密度(Density)是指在23℃，使用ASTM-D792测试法所得到的聚合物密度值；而弯曲弹性系数(Flexural Modulus)则是指在23℃，使用ASTM-D790所得到的聚合物弯曲弹性系数值。
本发明提供的海岛型超细纤维的制造方法主要包含将前述的岛成分以及海成分进行纺丝以得到一纤维。根据本发明，可使用的纺丝制程包括：利用混合纺丝法将重量比为约5∶95至约70∶30比例的岛成分聚合物与海成分聚合物纺成该纤维；或是利用复合纺丝法将重量比为约5∶95至约95∶5比例的岛成分聚合物与海成分聚合物纺成该纤维。此时该纤维的细度较佳地在约1至约15丹尼之间，该纤维中的岛数较佳在约6至约5000之间。适合的岛成分为聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚合物、聚烯烃类弹性体聚合物。
上述的聚丙烯是指聚丙烯单聚合物(Homopolymer)、聚丙烯随机共聚合物(Random Copolymer)、聚丙烯块状共聚合物(BlockCopolymer)。
上述的聚乙烯是指低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯等聚乙烯聚合物。
适用于本发明的海成分可以选择(a)可溶于有机溶剂的聚合物(例如聚苯乙烯以及聚乙烯)，(b)可溶于碱液的含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯及其衍生物，以及(c)可溶于水的聚乙烯醇或含有IPA(间苯二甲酸)、TPA(对苯二甲酸、AA(丙烯酸)、SIP(磺酸钠盐)以及PEG(聚乙二醇)等成份的水溶性聚酯共聚合物。
根据本发明的超细纤维基布制造方法主要包含将前述海岛型超细纤维制造成一不织布或织物基材，以及溶除该基材的海成分，藉此制得一超细纤维基布。由于所选用的聚烯烃类聚合物制成的岛成分具有密度低及高弯曲弹性系数的特性，因此在积重相同时，根据本发明的基材厚度是大于公知利用尼龙或聚酯纤维为岛成份制成的基材；此外，由于所选用的聚烯烃类聚合物制成的岛成分具有高弯曲弹性系数的特性，因此根据本发明的基材溶除海成分后的失厚率是小于公知基材的失厚率。因此，根据本发明的不织布或织物基材可以大量减少重量而仍可在溶除海成分后得到所要的最终产品厚度。
若要将上述基布应用于制造人工皮革，可在制造基材的步骤中，将前述海岛型超细纤维制造成不织布基材，再将该不织布基材含浸于一高分子聚合物(例如溶剂溶解型聚胺酯树脂或水溶解型聚胺酯树脂)中，然后溶除该不织布基材的海成分；将已溶除海成分的人工皮革半成品干燥之后，研磨基布地表面以得到一具有真皮质感的轻量超细纤维人工皮革。应注意的是，当海成分为前述的可溶于水的聚合物时，可在包含在含浸不织布基材步骤中(例如使用溶剂溶解型聚胺酯树脂含浸基布)的一水洗步骤中同时溶除该基材的海成分。此外，也可将前述海岛型超细纤维制造成一般织物，例如平织物或是针织物，溶除海成分后可得到轻量超细纤维织物。
本发明提供一种海岛型超细纤维的制造方法，其特征在于选择密度低于1.0g/cm³且弯曲弹性系数大于9000kg/cm²的聚烯烃类聚合物作为岛成分，并且选择溶除性异于该岛成分的聚合物作为海成分。本发明并另提供一种超细纤维基布的制造方法，利用依前述方法制得的纤维制造成一基材，然后溶除该基材的海成分，藉此制得一轻量超细纤维基布。本发明提供的超细纤维的制造方法将详细说明于下。
首先，选择两种溶除性相异的聚合物分别作为用以制造纤维的岛成分以及海成分。根据本发明的岛成分是选择聚烯烃类聚合物，例如聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚合物、聚烯烃类弹性体聚合物。根据本发明的海成分则可以从以下三类聚合物中选择出来：第一类为溶于有机溶剂(例如甲苯)的聚合物，例如聚苯乙烯或聚乙烯等聚烯烃类聚合物；第二类为可溶于碱液(例如氢氧化钠溶液)的聚合物，例如含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯或其衍生物(较佳地添加有至少下述成份中的一种，该成分是指间苯二甲酸、脂肪族二羧酸、芳香族二羧酸、脂肪族二元醇、芳香族二元醇、羧基酸或是其衍生物)；第三类为可溶于水的聚合物，例如聚乙烯醇或含有IPA(间苯二甲酸)、TPA(对苯二甲酸)、AA(丙烯酸)、SIP(磺酸钠盐)以及PEG(聚乙二醇)的水溶性聚酯共聚合物等。
接着，将前述的岛成分聚合物以及海成分聚合物纺成丝。这个步骤可以使用混合纺丝法，或是复合纺丝法达成。所谓混合纺丝法是将海成分以及岛成分的聚合物颗粒先予以混合，在同一台押出机互相融熔之后，再经喷丝板将已混合的聚合物挤出成丝。而所谓复合纺丝，则是指将海成份及岛成份的聚合物颗粒分别由不同押出机融熔，再于喷丝板处将两种成份的聚合物会合成丝。根据本发明，若利用混合纺丝法制造纤维，则岛成分与海成分聚合物的混合重量比例为约5∶95至约70∶30；若利用复合纺丝法制造纤维，则岛成分与海成分聚合物的混合重量比例为约5∶95至约95∶5。而利用混合纺丝法得到的纤维其岛数为约100至约5000岛；利用复合纺丝法得到的纤维其岛数为约6至约1000岛。
接下来将详细说明本发明提供的超细纤维基布的制造方法。
首先将根据前述超细纤维的制造方法所得到的纤维，制造成一不织布或是织物的基材。若要将前述的纤维制成不织布，则需以前述的两种纺丝法制得约3至约30丹尼的未延伸丝(UDY)，然后将此未延伸丝经延伸、皱折及上油等制程处理制得细度约1至约15丹尼的短纤棉(staple fiber)，然后，将短纤棉经开棉、梳棉、叠棉及针轧(或水轧)制成不织布基材。若要将前述的纤维制成织物，则需以前述的两种纺丝法制得部份延伸丝(POY)，该部份延伸丝经延伸、假捻等制程处理后可得长纤丝(filament)，最后将长纤丝经织布机经纬交络可制成织物基材。
将前述基材按照上述方法制造完成之后，经溶除该基材的海成分，便能得到一超细纤维基布。由于海成分被溶除只剩下岛成分，因此基布中的纤维的细度在约0.001至约0.5丹尼的范围，因此其为一种超细纤维基布。
由于聚烯烃类聚合物制成的岛成分具有低密度的特性，因此在积重相同时，根据本发明的基材厚度大于公知利用尼龙或聚酯纤维为岛成份制成的基材。另外应注意的是，由于岛成分为一种具有弯曲弹性系数大的聚烯烃类聚合物，因此海成分被溶除后，该超细纤维基布仍能维持与基材相差无几的厚度，因而根据本发明的基材溶除海成分后的失厚率小于公知基材的失厚率。因此，根据本发明的不织布或织物基材可以大量减少重量而仍可在溶除海成分后得到所要的最终产品厚度，达成轻量的目的。
根据本发明一实施例，可将上述的织物基材在溶除海成分后制得根据本发明的轻量织物基布。
根据本发明另一实施例，可将上述的不织布基材应用于制造人工皮革。首先，将该不织布基材含浸于一高分子聚合物(例如溶剂溶解型聚胺酯树脂)中，经过凝固、水洗，然后溶除该不织布基材的海成分以得到一半成品皮料；将皮料干燥之后，研磨该皮料的表面以得到一具有真皮质感的人工皮革。应注意的是，当海成分选择聚乙烯醇或是前述其它可溶于水的聚合物时，可以使用约50℃到约100℃的热水进行，同时进行该水洗步骤以及海成分的溶除步骤，藉此不但可以简化人工皮革的制程节省成本，还可以避免使用有机溶剂等对环境有负面影响的药剂，具有环保的效果。此外，海成分若选择聚苯乙烯，可以甲苯溶除；海成分若选择含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯，可以氢氧化钠溶液溶除，但相较于聚乙烯醇可被水溶除，海成分若选择聚苯乙烯或含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯则其溶除制程较有污染性。
                     实施例1
将融熔指数(MI)为35g/10min的聚丙烯酯粒(中国台湾福聚公司生产)与融熔指数(MI)为15g/10min的热可塑性聚乙烯醇酯粒(美国空气产品及化工公司生产)以50∶50的重量比先行混合，然后投入押出机混合融熔(该押出机的设定为：第1区到第5区的温度分别控制在170℃、200℃、220℃、220℃、220℃)，再将聚合物以220℃的纺丝温度下由喷丝板挤出，以及以0.5g/min的单孔吐量、300m/min的卷取速度制得单根纤维细度为15丹尼、岛数约1000岛的纤维未延伸丝。
将未延伸丝通过70℃的加热罗拉做2.5倍的延伸，经皱折、上油、干燥、切棉即可获得单根纤维细度为6丹尼、强度为2.0g/den、伸度为50％的纤维棉。
将纤维棉经开棉、梳棉、叠棉、针轧做成积重300g/m²的不织布基材，以聚胺酯树脂含浸该不织布基材，再经凝固、水洗、干燥即可制成含有聚丙烯纤维的超细纤维人工皮革半成品。在水洗过程中将水温控制在90℃以便同时将聚乙烯醇溶出，聚乙烯醇被溶除后可得到细度约0.002丹尼的超极细纤维，最后经表面研磨及贴合处理，即可得到厚度1.2mm的超轻量仿真皮人工皮革。
                     实施例2
将融熔指数(MI)为5g/10min的聚丙烯酯粒(中国台湾福聚公司生产)与固有粘度(IV)为0.68的含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯酯粒(中国台湾远东纺织公司生产)分别投入押出机融熔，利用齿轮泵将两种原料比例调为70∶30，再将聚合物以290℃的纺丝温度由复合海岛型喷丝板挤出，以及以1.0g/min单孔吐量、1000m/min的卷取速度制得单根纤维细度为9丹尼、岛数37岛的纤维未延伸丝。
将未延伸丝通过90℃的加热罗拉以及80℃的热水槽做3倍的延伸，经皱折、上油、干燥、切棉即可获得单根纤维细度为3丹尼、强度为4.0g/den、伸度为40％的纤维棉。
将前述的纤维棉经开棉、梳棉、叠棉、针轧做成积重250g/m²的不织布基材，以聚胺酯树脂含浸不织布基材经凝固、水洗、干燥之后，以NaOH溶液在75℃之下约30分钟的时间将含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯溶除，即可完成含有聚丙烯纤维的人工皮革半成品。含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯被溶除后可得到细度约0.07丹尼的超极细纤维，最后经表面研磨及贴合处理，即可得到厚度1.0mm的超轻量仿真皮人工皮革。
                       比较例
分别使用聚丙烯以及尼龙6作为岛成分利用与前述实施例1大致相同的方法制造人工皮革，其比较如表一所示。
表一