一种三维卷曲纤维制造技术

一种三维卷曲纤维，该纤维包括第一聚合物组分和第二聚合物组分，在纤维横截面上，所述第二聚合物组分为至少两个不连续的区域，该第二聚合物组分的至少两个不连续区域分布在第一组分之内或至少部分与第一组分相连接从而形成至少三个独立区域，第一聚合物组分和第二组分聚合物所分别构成的区域呈力学不对称结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三维巻曲纤维，特别是一种可控制巻曲度的三维巻曲纤维属于复合 纤维

技术介绍
具有三度空间的立体巻曲结构的单组份纤维和复合纤维(同心式皮芯型纤维例 外)的制造方法有多种，但归纳起来可分为两类一类是纺丝后用高温高压热气流送入变形喷嘴或巻曲器内定型，得到三维巻曲效果， 这类方法是纤维成型后强加给纤维的巻曲方法。另一类方法是通过不同组份或其它 不对称因素或条件，在纤维挤出成型过程中，造就存在不对称因素的内部结构，并 在后加工过程中使不对称因素显现出作用，从而形成三维巻曲纤维。通常应用较多的是后面一种方法，其中又以双组份复合纤维为多。 双组份复合纤维由两种不同组份的聚合物组份构成，在整个纤维长度上，分为两个 不同的明显区域，或为并列型，或为皮芯型，其中，要得到巻曲纤维，皮芯型应排 除同心式的皮芯结构。并列型复合纤维有良好的巻曲性能，但是在实际生产应用中，由于并列流动的 两相存在熔融指数和熔体或溶液的表观粘度等因素的差异，往往在纺丝过程中复合 的纺丝细流在喷丝板表面会产生弯头角，而弯头角在纺丝过程中会造成纤维截面结 构和性能的不均匀性，甚至会产生丝条沾污在喷丝板板面，使纺丝无法进行的情况， 因而，在实际生产中要求尽量避免或减少该种情况的出现。在同等条件下减小两组 份的表观粘度差可以减小弯头角造成的不利影响，弯头角总是弯向表观粘度高的组 份 一侧，低粘度组份其界面形状总是围绕高粘度组份，技术人员在实际生产中会根 据弯头角方向及纤维截面形状，调节工艺温度来减小弯头角，但是，这样做的效果 往往不理想。当两组份的熔体表观粘度差异太大或其中一组份可纺性太差时，特别 是在纺制添加较多的粉体的功能性组份时因表观粘度太大或可纺性太差有可能致使 纺丝无法进行。在纺制偏芯式的皮芯型纤维弯头角影响虽然较小，但由于纤维截面的不对称程 度通常小于并列型的复合纤维，所以，在同等情况下，得到的复合纤维的巻曲性能往往不如并列型复合纤维。而且皮芯型纤维要求皮层组份的表观粘度小于或等于芯 层组份表观粘度，当皮层组份表观粘度远远大于芯层表观粘度时，皮芯截面有可能 无法形成。因此，在复合纤维的生产中，控制两组份熔体表观粘度，如何减小弯头 角的影响，并且保持良好的纤维巻曲性能，是一个需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新颖的三维巻曲纤维，可以根据需要设计成不同的 力学不对称结构，从而使复合纤维形成特定的三维巻曲结构。该纤维不仅具有良好 的巻曲特性，而且在生产中可以很好的缓解弯头角问题，该技术方案的提出，解决 了并列型复合纤维存在的弯头角问题，同时其巻曲特性也等于或好于偏芯式的皮芯 型纤维。为了实现上述目的，本专利技术提供一种三维巻曲纤维，该纤维包括第一聚合物组分 和第二聚合物组分，在纤维横截面上，所述第二聚合物组分为至少两个不连续的区 域，该第二聚合物组分为的至少两个不连续区域分布在第一组分之内或至少部分与 第一组分相连接从而形成至少三个独立区域，第一聚合物组分和第二组分聚合物所 分别构成的区域呈力学不对称结构。本专利技术中，当两个组份聚合物的热收縮率不同时，更容易形成上述力学不对称 结构。本专利技术所述的力学不对称结构是指在所述的复合纤维截面中两个组份所构成的 不同区域的重心不重合，且两个组份聚合物的热收縮率不同。具体地说，纤维中， 第二聚合物组分各个不连续区域的总和与第一聚合物组分形成的区域呈力学不对称 结构，也就是，第二聚合物组分各个不连续区域的总和与第一聚合物组分形成的区 域的重心不重合。这里，本专利技术中的第一聚合物组分和第二聚合物组分，并不限于两种组成不同 的聚合物组分，其可以是同种聚合物但不同分子量，也可以是不同类聚合物。无论各组份是否为同类聚合物，都应满足以下条件:优选所述的两组份聚合物满足表观粘 度的比值大于1. 0，优选两组份聚合物表观粘度的比值大于1小于2. 5，更优选范围 在1.2-1.5之间。本专利技术中最优选同种或同系列的聚合物分别作为第一和第二聚合物组分，因为此 时两组分的相容性最好。例如，优选第一和第二聚合物组分分别选自聚酯系PET、PBT、PTT种的一种，或者分别选自己内酰胺系尼龙6、尼龙66等的一种.在本专利技术优选的实施方式中，在纤维横截面上，所述第二聚合物组分呈现为三个 不连续的区域，该第二聚合物组分的三个不连续的区域分布在第一组分之内或至少 部分第一组分相连接从而形成四个独立区域，第一组分的各个不连续区域的和与第 二组分的区域呈力学不对称结构。更为优选地，当第二聚合物组分的三个不连续的区域分布在第一组分之内或至 少与第一组分部分相连接形成四个独立区域时，该第二聚合物组分的三个不连续的 区域的重心的连线构成一等边三角形。本申请专利技术人研究发现，在该种情况下，纤 维的巻曲性能与弯头角状况以及可纺性都处于一个令人满意的范围；当然也可以根 据需要设计成不同的力学不对称结构，从而使复合纤维形成特定的三维巻曲结构。复合纤维的巻曲特性与各组份熔体粘度、熔体弹性、熔体表面张力、熔体温度、 剪切速率等因素有关，复合纤维采用本专利技术所述的结构，其巻曲特性可以得到很好 的实现。虽然同为双组份三维巻曲纤维，本专利技术的三维巻曲纤维与并列型双组份复合纤 维不同之处在于并列型复合纤维的截面存在两个独立的部分，两种组份占据纤维 的一半，由于在纺丝的过程中两组份的熔体复合时存在表观粘度的差异，其成为弯 头角产生的一个重要的原因；本专利技术三维巻曲纤维截面存在三个或三个以上的独立 区域，其中一种组份构成单独一区，该区域与其它相连，其它区域由第二种组份构成。本专利技术的三维巻曲纤维截面通常应该为圆形，其中第一聚合物组分构成单独一区 域，该区域与其它相连，另外区域由第二聚合物组分构成。第二聚合物组分中可以 含有功能组份，这些功能组份可以是导电物质、抗菌物质、抗紫外线物质、负氧离 子物质、远红外物质等。所述的导电物质可以是碳黑、金属氧化物；所述的抗菌物质可以是银系抗菌粉体 或其它抗菌粉体；所述的抗紫外线物质可以是抗紫外线粉体；；所述的负氧离子物质 可以是电气石等矿物质的粉体；所述的远红外物质可以是远红外粉体。上述功能组份的加入，使本专利技术所述纤维不仅具有良好的巻曲特性，而且增加 了丰富的功能特性，满足了各种不同环境、不同需求下的特殊应用。本专利技术所述的聚合物组分为能够用于生产粘胶纤维和合成纤维的各种聚合物，包 括但不限于生产粘胶纤维的纤维素、聚酰胺、聚酯或聚丙烯及它们的改性聚合物，如聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚己内酰己二 胺(尼龙66)、 PBT、 PTT及其改性聚合物所述的聚合物优选。本专利技术中，第一聚合物组分和第二聚合物组分的重量比为5/95-45/55，优选 6/94-40/60。本专利技术两组分三维巻曲纤维的制备方法为取同种而分子量(粘度)不同的聚合 物或者两种不同种聚合物，控制粘度的比值大于l，将第二组份采用同向双螺杆挤出 机混合后制成共混切片，然后与第一组份使用双组分纺丝机纺丝；第一组份、第二 组份原料分别加入螺杆挤出机，经过纺丝、牵伸、定型、巻绕等工序后，制成具有 特殊功能的带有三维巻曲的复合纤维。上述制备方法中，具体工艺参数为纺丝箱体温度为200-300°C;纺丝速度为 200-4500米/分；牵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维卷曲纤维，该纤维包括第一聚合物组分和第二聚合物组分，在纤维横截面上，所述第二聚合物组分为至少两个不连续的区域，该第二聚合物组分的至少两个不连续区域分布在第一组分之内或至少部分与第一组分相连接从而形成至少三个独立区域，第一聚合物组分和第二组分聚合物所分别构成的区域呈力学不对称结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，黄庆，崔宁，史贤宁，盛平厚，李泽民，李成伟，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院，
类型：发明
国别省市：11