改进的高表面积纤维和由其制备的纺织品制造技术

本发明专利技术涉及高表面积纤维和由其制备的纺织品。在一个优选的实施方案中，纤维具有带多个突出物的中间区域，所述多个突出物确定多个通道，所述通道增加纤维的表面积。在一个优选的实施方案中，纤维的比表面积为大于或等于约１４０，０００ｃｍ↑［２］／ｇ和旦数为约１．０－约２．０。使用双组分挤出工艺，使用热塑性聚合物和可溶解的鞘，制备本发明专利技术的纤维。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及高表面积纤维和由其制备的纺织品。此外，本 专利技术涉及由双组分纤维挤出工艺制备的高表面积纤维。
技术介绍
能吸收并过滤液体或颗粒的纤维是本领域已知的。纤维表面常常 通过化学或物理方法处理，以提高其保持液体或颗粒的能力。例如， 为了增加纤维的表面积，糙化表面产生沟槽和通道。用影响流体流动 的疏水或亲水化学物处理本领域已知的一些吸收剂纤维。用于吸收的一种这样的纤维是最初由Eastman Chemical Company 开发和商购的4DG纤维。参考附图1,它是4DG纤维(也称为表面毛细 纤维)的截面视图。图1中的现有技术纤维公开了从其脊柱(spine)的一侧向外突出以确定第一组沟槽的至少三条臂的一组，和从其脊柱的 第二侧向外突出以确定第二组沟槽的至少三条臂的第二组。现有技术 纤维中的臂和沟槽具有不规则的几何形状，以便产生足够深且窄以便 流体借助毛细作用沿着纤维长度输送的沟槽。另外，图l的现有技术 的纤维具有较大的旦数，这限制了其在要求纳米纤维的一些应用中的 使用。4DG纤维通过提供具有特定截面几何形状的纤维来寻求增加沟槽 的深度。然而，4DG纤维和具有较小结构的其他纤维存在数个缺点。 许多这样的纤维不可能纺丝成直径小于约50 - 60微米的纤维，从而限 制其潜在的应用。釆用4DG纤维可实现的最小旦数为约3。此外，由 于在纤维臂之间具有大的沟槽，因此在纺丝工艺过程中臂常常断裂。 这种纤维具有有限数量的臂和沟槽，从而导致相对低的表面与体积比， 这将限制可吸收的液体量。最后，由于4DG纤维的尺寸和几何形状导 致在织物形成过程中臂可容易地联锁，从而导致致密和压缩的材料，这将降低其过滤和吸收性能。过去存在许多尝试生产在表面上具有深的沟槽或通道的特殊纤维，以提高表面的毛细性能。这种纤维利用多条腿(leg),典型地8 条，在表面上形成深的通道。可用合适的处理剂处理这些纤维的表面， 所述处理剂适合并更加容易地加速流体的流动，并因此可用于流体移 动。许多这些纤维具有较高程度的堆积密度，因此适合于绝缘应用。 由于臂可收集并捕获颗粒，因此它们进一步可用于过滤应用或用于表 面处理以活4t表面。使用特殊的纺丝板，生产具有表面沟槽的纤维作为单组分纤维。 挤出并熔融纤维，通过纺丝经轴(spin beam)和纺丝板毛细作用，传输 熔融聚合物形成所需形状。然后当从纺丝板中流出随后拉伸，形成较 坚固和较细的纤维时，骤冷纤维。然而，由于纤维具有深的沟槽或臂， 因此纤维不可能制成优选且工业上使用的标准的纤维尺寸。当今使用 的大多数纤维为l-3旦/根长丝，然而以上所述的具有增加表面积的 大多数纤维目前典型地以大于或等于6旦获得。具有大于或等于6旦 的纤维极其粗糙，更加难以加工，且其应用受到限制。本领域中常常使用常规的单組分圓纤维。单组分圆纤维的截面设 计典型地为圆形。采用单组分圆纤维的一个问题是为了增加纤维的表 面积，截面积也增加，从而导致旦数大的纤维。需要具有增加的表面积，其表面积为本领域已知的典型纤维的至 少2 - 3倍，且在表面上具有深的沟槽或通道以加速表面毛细性能同时 维持工业上使用的标称纤维尺寸的纤维。本专利技术公开了具有增加的表 面积和多个表面通道，同时维持小的旦数尺寸的纤维。本专利技术提供以上所述问题和其他问题的解决方式，并提供这类现 有技术的纤维没有提供的优点和方面。本专利技术的特征和优点的充分讨 论延迟到下述详细说明中，所述详细说明通过参考附图来进行。
技术实现思路
本专利技术的第一方面是提供改进的高表面积纤维。该纤维具有含截 面的内部纤维，所述截面具有中间区域。中间区域具有从该中间区域并沿着中间区域周边延伸的多个突出物。所述多个突出物确定多个通 道。该纤维还具有可溶解的外部鞘。外部鞘包围该内部纤维。本专利技术的第二方面是提供改进的高表面积纤维。该纤维具有内部 纤维，其中内部纤维是热塑性聚合物。内部纤维具有含纵轴的截面， 所述截面具有从纵轴延伸的多个突出物。沿着纵轴的周边，多个突出物确定多个通道。通道的宽度为约200纳米-约1000纳米。外部鞘是 可溶解的聚合物。外部鞘包围内部纤维。内部纤维具有约l微米-约 IOO微米的截面长度，和约1微米-约IOO微米的截面宽度。内部纤 维的截面的表面积为约100， 000cm7g-约1， 000， OOOcmVg。本专利技术进一步涉及制备改进的高表面积纤维的方法，其步骤包括 通过至少一个板共挤出内部纤维和外部鞘。内部纤维是热塑性聚合物， 和外部鞘是可溶解的聚合物。内部纤维具有带中间区域的截面。中间 区域具有从中间区域并沿着中间区域周边延伸的多个突出物。多个突 出物确定多个通道。在共挤出之后，熔体纺丝内部纤维和外部鞘，形 成双组分纤维。采用溶剂除去外部鞘，得到高表面积纤维。在制备本专利技术的要求保护的方法的一个方面中，在除去外部鞘之 前形成纺织品产品。在要求保护的专利技术的另一方面中，提供改进的高表面积纤维。该 纤维具有带中间区域的截面，多个突出物和多个通道。多个突出物从中间区域沿着中间区域的周边延伸。多个突出物确定多个通道。多个 通道均匀地间隔布置。在本专利技术的另一方面中，提供纺织品产品。该纺织品产品具有纤 维介质。纤维介质具有双组分纤维，其中双组分纤维具有内部纤维和 可溶解的鞘。在本专利技术的再一方面中，提供纺织品产品。该纺织品产品具有纤 维介质。纤维介质具有纤维，其中该纤维具有带中间区域的截面。中 间区域具有从中间区域且沿着中间区域周边延伸的多个突出物。多个 突出物确定多个均匀间隔布置的通道。因此，本专利技术提供用于织造和非织造应用的由双组分挤出工艺制备的高表面积纤维。当与附图一起考虑时，在阅读了优选实施方案的下述说明之后， 本专利技术的这些和其他方面对本领域的技术人员来说是显而易见的，因 为它们支持所要求保护的专利技术。附图说明图l是现有技术纤维的截面剖视图。图2是根据本专利技术的一个实施方案，具有外部鞘的纤维的截面视图。图3是根据本专利技术的一个实施方案，单一纤维的截面视图。图4是根据本专利技术的一个实施方案不具有外部鞘的纤维的截面视图。图5是根据本专利技术的一个实施方案，具有圓形构型的纤维的截面 视图。图6是根据本专利技术的一个实施方案，非织造织物的截面视图。 图7是现有技术的非织造织物的截面视图。图8是对于圃纤维、4DG纤维和本专利技术的纤维来说，比较旦数/根 长丝对比表面积所作的图表。 具体实施例方式在下述说明中，相同的参考标记在数个视图中表征相同或相应的 部件。此外，在下述说明中，要理解，这些术语例如，"前面，，、"后 面"、"正面"、"背面"、"右面，，、"左面，，、"向上，，、"向 下"和类似术语是方便的措辞且不解释为限制术语。现一般地参考附 图，为了描述本专利技术优选实施方案的目的阐述本专利技术且不打算限制本 专利技术至此。参考附图，图2-4公开了一般地用参考标记IO表示的本专利技术纤 维的截面。如图2所示，纤维10 —般地包括内部纤维12和外部鞘14。 纤维IO通常由两种不同的聚合物组合物构造，所述聚合物组合物可以 以椭圆形截面挤出，这允许高的加工性。或者，视需要，截面可以是 圆形或其他形状。以下更详细地描述本专利技术的挤出工艺和制备纤维10的方法。进一步如图2-4所示，内部纤维12的截面通常具有翼状或变形 虫状形状。内部纤维12具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高表面积纤维，该纤维包括：　内部纤维，所述内部纤维具有含中间区域的截面，该中间区域具有从该中间区域并沿着中间区域周边延伸的多个突出物，其中多个突出物确定多个通道；和　外部鞘，所述外部鞘是可溶解的；　其中外部鞘包围内部纤 维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝赫纳姆博尔蒂希米，沃尔特恰帕斯，
申请(专利权)人：欧拉索实业公司，北卡罗来纳州立大学，贝赫纳姆博尔蒂希米，沃尔特恰帕斯，
类型：发明
国别省市：US[美国]