CN101688333A - 可剥离共轭纤维、其聚集体以及由可剥离共轭纤维制成的纤维形式 - Google Patents

可剥离共轭纤维、其聚集体以及由可剥离共轭纤维制成的纤维形式 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可剥离共轭纤维，其包括聚酯片段和聚烯烃片段，其中所述可剥离共轭纤维在垂直于其纵向方向的横截面构形中包括两个或两个以上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分，其中所述两个或两个以上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分中至少一个在纤维外边界处暴露，并且所述两个或两个以上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分中至少一个在纤维外边界处未暴露。

Description

可剥离共轭纤维、其聚集体以及由可剥离共轭纤维制成的纤维形式
技术领域
本发明涉及一种包括聚酯和聚烯烃的可剥离共轭纤维(splittableconjugate fiber)，它具有优良的与聚烯烃基粘合纤维(polyolefin-basedbinder fiber)等的热结合性、可剥离性以及生产能力；所述可剥离共轭纤维的聚集体(aggregate)；以及由所述可剥离共轭纤维制成的纤维形式(fibrous form)。
背景技术
使用海岛型(sea-island type)或剥离型(split type)共轭纤维是众所周知的获得超细纤维(microfiber)的技术。
一种获得海岛型共轭纤维的方法为：将两种或两种以上成分的组合纺丝。溶解去除所得海岛型共轭纤维中的一种组分，得到超细纤维。尽管此技术能得到非常细的纤维，但由于需溶解去除一种组分，故这种技术不够经济。
另一方面，一种获得可剥离共轭纤维的方法为：将两种或两种以上树脂的组合纺丝。对所获得的可剥离共轭纤维施加物理应力，或例如利用树脂之间随化学品的缩率(contraction)差异，将其剥离成许多纤维。由此获得超细纤维。
已知的可剥离共轭纤维包含包括两种不同聚烯烃的共轭纤维，诸如专利文献1中所揭露的共轭纤维。所述公开案揭露一种包括至少两种聚烯烃组分并且在纤维的横截面构形中心具有空心的共轭纤维，在横截面构形中各组分呈放射状交替排列，其中所述空心的空心率(hollow ratio)为5％到40％，并且纤维外弧的平均长度W与空心到个别片段外边界的平均长度L的比率(W/L)为0.25到2.5。所述公开案描述所述可剥离共轭纤维具有优良的可剥离性。然而，聚烯烃一般具有低熔点，以致聚烯烃共轭纤维难以在160℃或更高温度下加工和使用。
专利文献2揭露一种可剥离共轭纤维，其中在横截面构形中聚酯和聚烯烃呈放射状交替排列成8个或8个以上片段，它易于剥离成超细纤维，从而提供具有优良柔软度和织构的无纺织物(nonwoven fabric)。所述包括聚酯和聚酯的可剥离共轭纤维易于在160℃或更高温度下加工和使用。然而，当此类可剥离共轭纤维的松散聚集体(称为纤维网(web))经历物理冲击(诸如高压水射流，一般用于剥离如所述公开案中所述的可剥离共轭纤维)时，纤维容易在冲击点周围分路，导致无纺织物容易形成小孔(hole)或不良织构。
为解决这一问题，已研究出一种方法，例如，当使用可剥离共轭纤维，通过气流成网法(air-laid web method)制造无纺织物时，将可剥离共轭纤维与用作粘合纤维的常用烯烃基纤维掺合，以便在施加物理冲击进行剥离之前，经由所述粘合纤维热结合(固定)可剥离纤维。
专利文献1：日本专利3309181
专利文献2：JP-A-2000-110031
发明内容
技术问题
然而，由于包括聚酯和聚烯烃的可剥离共轭纤维中与聚烯烃基粘合纤维具有低相容性的聚酯在纤维外边界处暴露，故与包括聚烯烃基可剥离共轭纤维与聚烯烃基粘合纤维的无纺织物相比较，其纤维间具有较低热结合强度。因此，可剥离共轭纤维的纤维网不够强韧，以致可剥离纤维在诸如水射流等冲击下容易彼此松解。而所得无纺织物也仍难以避免形成小孔或不良织构。
除上述问题外，聚酯与聚烯烃之间的弱相容性也因在共轭熔体纺丝(conjugate melt spinning)过程中难以使纤维状态稳定，而引起不良的共轭纺丝能力。从生产能力的观点看，这是一个问题。
本发明的目的在于解决上述问题，并且提供包括聚酯和聚烯烃的可剥离共轭纤维，其具有优良的可剥离性、与聚烯烃基粘合纤维的热结合性以及生产能力(例如，可纺性)；可剥离共轭纤维的聚集体；以及由所述可剥离共轭纤维制成的具有优良织构的纤维形式(例如，无纺织物)。
技术解决方案
经过广泛研究，本发明的发明人已发现，通过提供包括聚酯片段和聚烯烃片段的可剥离共轭纤维，以及提供包括适当比例的所述可剥离共轭纤维的聚集体，将解决上述问题，其中所述可剥离共轭纤维在垂直于其纵向方向的横截面构形中包括多个从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分，其中一个从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分在纤维外边界处暴露，并且另一从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分在纤维外边界处未暴露。已基于这些发现完成了本发明。
也就是说，本发明包含以下组成部分。
(1)一种可剥离共轭纤维，其包括聚酯片段和聚烯烃片段，其中所述可剥离共轭纤维在垂直于其纵向方向的横截面构形中包括两个或两个以上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分，其中所述两个或两个以上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分中至少一个在纤维外边界处暴露，并且所述两个或两个以上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分中至少一个在纤维外边界处未暴露。
(2)根据(1)所述的可剥离共轭纤维，其具有空心。
(3)根据(1)或(2)所述的可剥离共轭纤维，其W/R值为0.1到0.4，
其中W表示聚酯片段的弧长，并且R表示纤维周长。
(4)一种包括聚酯和聚烯烃的可剥离共轭纤维的聚集体，其包括以所述聚集体中所含可剥离共轭纤维的总量计，至少25％比例的根据(1)至(3)中任一项所述的可剥离共轭纤维。
(5)一种纤维形式，其包括在剥离后平均单纱细度(single-yarnfineness)为0.6分特(decitex，dtex)或更低细度的超细纤维，其中所述纤维形式是通过剥离根据(1)至(3)中任一项所述的可剥离共轭纤维或根据(4)所述的可剥离共轭纤维聚集体中所含的纤维而获得。
有益效果
本发明的包括聚酯和聚烯烃的可剥离共轭纤维及其聚集体都展现与聚烯烃基粘合纤维的高热结合性，以及良好的可剥离性，因此易于剥离纤维而提供具有高致密度(denseness)和良好织构的纤维形式。
附图说明
图1为根据本发明的可剥离共轭纤维的一个实施例的示意性横截面图。
图2为根据本发明的可剥离共轭纤维的另一个实施例的示意性横截面图，所述纤维为空心纤维。
参考符号说明
1在纤维外边界处暴露的聚酯片段部分
1′在纤维外边界内一位置处未暴露的聚酯片段部分
2聚烯烃片段
3可剥离共轭纤维的空心
r纤维中心与在纤维外边界处未暴露的聚酯片段外边界之间的距离
d纤维中心与纤维外边界之间的距离
具体实施方式
将参考优选实施例来详细描述本发明。
本发明的可剥离共轭纤维包括如上文所述的两种组分，即，聚酯和聚烯烃。
优选用于本发明中的聚酯的实例包含聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸己二酯、聚对苯二甲酸丙二酯和聚乳酸。就剥离纤维的生产成本、机械特性和可加工性来说，特别优选聚对苯二甲酸乙二酯。
可以用于本发明中的聚烯烃的实例包含聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚1-辛烯、乙烯-丙烯共聚物及聚甲基戊烯共聚物。就剥离纤维的生产成本、热特性和可加工性来说，优选聚丙烯。而就可纺性和可拉伸性来说，优选Q值(质量平均分子量/数量平均分子量)为2到5的聚丙烯。
在生产聚酯和聚烯烃时，出于改性的目的，例如为了改进可剥离性或热结合性，可以共聚合其它成分。此外，还可以混合各种其它类型的聚合物，或者可以并入各种类型的添加剂。举例来说，为了进行着色，可以并入无机颜料，诸如碳黑、铬黄(chrome yellow)、镉黄(cadmium yellow)或氧化铁；或者有机颜料，诸如双偶氮颜料、蒽颜料或酞菁颜料。
图1为绘示本发明可剥离共轭纤维的一个实例的示意图。可剥离共轭纤维在垂直于其纵向方向的横截面构形中具有两个或两个以上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分(1及1′)(下文中称为“凸起部分(convex portion)”)。这些聚酯片段部分在纤维中心彼此互连而形成整体的(unitary)聚酯片段。各聚酯片段可不在纤维中心互连，彼此独立；或者一些聚酯片段可彼此互连，而其它聚酯片段可彼此独立。凸起部分的数量应为2个或更多个，并且就可纺性和可拉伸性以及可剥离性来说，优选为4到16个。至少一个凸起部分在纤维表面的外边界处暴露(以1表示)，而至少一个凸起部分在纤维表面的外边界处未暴露(以1′表示)。由凸起部分隔开的区域和由纤维表面与聚酯凸起部分的边界隔开的区域，都为包括聚烯烃的聚烯烃片段(2)。至少一个在纤维外边界处暴露的聚酯片段部分的存在将确保可剥离共轭纤维的可剥离性，使得在受到机械力时产生良好的可剥离性。另一方面，至少一个在纤维外边界处未暴露的聚酯片段部分的存在意味着在纤维表面存在聚烯烃片段，从而确保与聚烯烃基粘合纤维的热结合性，并提供改进的热结合强度。
本发明的可剥离共轭纤维聚集体以所述聚集体中所含可剥离共轭纤维的总量计，优选包括至少25％比例的上述本发明的可剥离共轭纤维。在存在25％或更高比例上述本发明的可剥离共轭纤维的情况下，可剥离性以及与粘合纤维的热结合性容易得到满足。为了能更确实地反映纤维聚集体中本发明可剥离共轭纤维的上述效果，聚集体中本发明可剥离共轭纤维的比例更优选为40％或更高，并且甚至更优选为50％或更高。
本发明的可剥离共轭纤维聚集体可含有其它可剥离共轭纤维，诸如所有聚酯片段凸起部分都在纤维外边界处暴露的共轭纤维，以及所有聚酯片段凸起部分在纤维外边界处都未暴露的共轭纤维。
就可剥离性和热结合性来说，优选本发明的可剥离共轭纤维聚集体中任选10根纤维的r/d平均值为0.75到0.99，尤其优选为0.85到0.99，其中r表示聚酯片段凸起部分的边界与纤维中心之间的距离，并且d表示纤维中心与纤维外边界之间的距离。
为保证所需的可剥离性和热结合性，优选本发明的可剥离共轭纤维聚集体中任选10根纤维的W/R平均值为0.1到0.4，更优选为0.2到0.4，其中W表示聚酯片段的平均弧长，并且R表示纤维的周长，而W/R指示聚酯片段的暴露比(exposure ratio)。
就可剥离性和热结合性来说，优选本发明的可剥离共轭纤维聚集体中任选10根纤维的聚酯片段未暴露比(unexposure ratio)为10％到90％、优选10％到60％，所述聚酯片段未暴露比为边界在纤维外边界处未暴露的聚酯片段凸起部分的数量与聚酯片段凸起部分总数的平均比率。
通过控制例如垂直于纤维纵向方向的横截面中聚酯片段的面积比(Z)、聚烯烃的熔体流动速率(melt flow rate，MFR)、纺丝温度和熔融树脂的凝固行为，可以调节可剥离共轭纤维的可纺性和可拉伸性、可剥离性(取决于聚酯片段的暴露比)以及与聚烯烃基粘合纤维的热结合性。
Z优选为0.3到0.6。当Z为0.3或更高时，聚酯片段的量相对增加，使得聚酯片段易于在纤维外边界处暴露，并且有效保证改进的可剥离性。当Z为0.6或更低时，聚酯片段的量相对减少，使得聚酯片段的过度暴露得到控制。也就是说，聚烯烃片段的量相对增加，从而易于确保与聚烯烃粘合纤维的改进热结合性。0.6或更低的Z值对于将纤维适当冷却并由此防止纺丝期间的问题(诸如纤维断裂)也有益处。
当聚烯烃的MFR降低时，聚酯片段的暴露倾向于增加。当聚烯烃的MFR增加时，聚酯片段的暴露倾向于减少。为实现本发明的目的，优选使用MFR为10到80克/10分钟、更优选为15到40克/10分钟的聚烯烃。就减少纺丝期间的问题(诸如纤维断裂)以及拉伸期间纤维的断裂而言，当聚烯烃的MFR为10到80克/10分钟时，聚烯烃是优选的。
例如通过调节纺丝后立即冷却熔融树脂的冷却空气速度，可以控制熔融树脂的凝固行为。当冷却过强时，不足以保证以聚烯烃覆盖从喷丝头(spinning nozzle)排出的熔融树脂中聚酯片段所需的时间。这倾向于使所得纤维具有高聚酯片段暴露比。当冷却过弱时，可纺性倾向于劣化。出于这些考虑，优选通过以1到2米/秒的速度施加温度为10到30℃的冷却空气，来冷却熔融树脂。
在本发明中，就热结合性来说，Z优选高于W/R。更优选Z与W/R相关，使得2.1×(W/R)＞Z＞1.1×(W/R)。聚酯片段凸起部分的形状未作特别限制，并且可能为雏菊花瓣形(daisy petal)、喇叭形(trumpet)、楔形(wedge)等。单一纤维可以具有这些凸起部分形状的组合。
凸起部分的数量应为2个或更多个。它优选为4到16个，更优选为6到10个，以保证可剥离性以及在剥离后获得细纤维。
本发明的可剥离共轭纤维的单纱细度(single-yarn fineness)优选为1到15分特(decitexes，dtex)。当单纱细度为1分特或更高时，易于获得目标截面状态，并且从喷丝头单一孔口排出的熔融树脂的量足以避免所排出的熔融树脂流的不稳定性，同时保证良好的可纺性和可拉伸性。只要单纱细度为15分特或更低，从喷丝头单一孔口排出的熔融树脂的量就不会过大，而导致长丝(filament)冷却不足以及由此引起的拉伸共振(drawresonance)。因此，可纺性和可拉伸性不倾向于降低。
可剥离共轭纤维可具有圆形或椭圆形横截面，或改良的横截面，诸如多边形(例如，三角形到八边形)。剥离后的平均单纱细度优选为0.6分特或更低，更优选为0.5分特或更低。当剥离后的平均单纱细度为0.6分特或更低时，通过剥离纤维将获得具有均匀且符合要求的织构(可剥离共轭纤维的最大特征)的纤维形式。
本发明的可剥离共轭纤维靠具有空心，理想地在中心具有空心，将改进其可剥离性。图2为说明本发明所用具有空心的可剥离共轭纤维实施例的横截面图。空心的形状可以为圆形、椭圆形、三角形、四边形或其它形状中的任一种。空心的比例优选为1到40％，更优选为5到30％。当其比例为1％或更高时，纤维中心侧的邻接凸起部分之间的接触和接触面积减少，并且这使得在用物理应力剥离纤维时，未剥离的纤维能易于被压碎。在此情况下，较低能量即足以使两组分在之间的接触界面分离。也就是说，空心的存在倾向于产生改进可剥离性的作用。更优选空心的比例为40％或更低，这是因为，在保持邻接凸起部分之间减少的接触以及减少的接触面积并保持利用物理应力剥离纤维的所需水平的同时，使可纺性得以维持并且可以实现高生产率。
为了获得在剥离后具有均一直径的可剥离共轭纤维，优选至少一个未暴露的凸起部分与另一凸起部分成对，所述另一凸起部分为在相反方向上从纤维中心向纤维外边界延伸的片段部分。更优选在纤维外边界处未暴露的一个凸起部分与另一凸起部分成对，所述另一凸起部分为在相反方向上从纤维中心延伸到纤维外边界内的一位置的片段部分，并且在所述片段的所有凸起部分中在纤维表面未暴露。所述横截面构形是通过控制喷丝头中的树脂流来获得。
接下来，作为包括本发明可剥离共轭纤维的可剥离共轭纤维聚集体的一个实施例，将描述制造可剥离共轭纤维聚集体的方法，所述聚集体包括为聚对苯二甲酸乙二酯树脂与聚丙烯树脂的组合的可剥离共轭纤维。在制造此可剥离共轭纤维时，使用已知的熔体共轭纺丝方法将树脂纺丝。借助于诸如侧吹(lateral blowing)或环吹(circular blowing)等已知冷却器，利用吹气来冷却所得长丝。此后，将表面活性剂施用到冷却的长丝上，经由牵引辊(draw-off roller)获得未拉伸的纱线。
可以使用用于已知可剥离共轭纤维的喷丝头。从优化纤维截面形状以及聚酯片段的暴露程度的角度看，纺丝温度特别重要。具体说来，纺丝温度优选为200到330℃，更优选为220到260℃。牵引辊的速度优选为500到2000米/分钟。将由此获得的两个或两个以上所述未拉伸的纱线捆束，并用已知拉伸机器，在圆周速度不同的两个辊之间进行拉伸。视需要，可以进行多级拉伸。拉伸比一般可以在约2到5的范围内。随后，视需要利用嵌入式卷曲机(push-in type crimper)将拉伸过的纤维束(tow)卷曲，随后将其切割成指定纤维长度，以获得短纤维。以上所示的方法步骤是制造短纤维的。不过，在不切割的情况下，可用例如分纱导引器(yarn-dividingguide)处理长纤维的纤维束，以获得纤维网(web)。此后，视需要使纤维经历更高级别的加工步骤，随后根据多种应用中的任一种使其成形为纤维形式。也可能使用一种方法，即，将经由纺丝和拉伸获得的长丝卷成长丝纱线，并针织或纺织此纱线以获得纤维形式，如针织或纺织物品。或者，可以使用以下方法：使短纤维成形为细纱(spun yarn)，并针织或纺织此纱线以获得纤维形式，如针织或纺织物品。
本文所使用的术语“纤维形式”拟包含任何织物形式，诸如纺织织物、针织织物、无纺织物和无纺纤维聚集体。此外，可以通过诸如纤维掺合(fiber blending)、混纺(mix spinning)、长丝组合(filamentcombination)、共捻(co-twisting)、联合针织(union knitting)、联合纺织(union weaving)等技术，使纤维成形为织物。无纺纤维聚集体的实例包含由梳理工艺(carding process)、气流成网工艺(airlaying process)、造纸工艺等获得的网形均匀产物，以及由将一个或多个纺织织物、针织织物和无纺织物层叠到所述网形产物上获得的多层产物。
通过用上述方式纺丝而获得构成可剥离共轭纤维聚集体的本发明可剥离共轭纤维后，可以在所述共轭纤维上粘附表面活性剂，例如，以对纤维进行静电保护，或对表面赋予平滑度以改进加工特性。可以根据应用来适当地调节表面活性剂的种类和浓度。粘附方法可以使用滚轮法(rollermethod)、浸泡法(immersion method)、填充与干燥法(padding-and-dryingmethod)等。粘附不限于在上述纺丝步骤中执行，并且可以在拉伸步骤或卷曲步骤中执行粘附。此外，不管所述纤维是短纤维还是长纤维，都可以在除纺丝步骤、拉伸步骤和卷曲步骤以外的阶段，诸如在形成纤维形式后，在其上粘附表面活性剂。
本发明的可剥离共轭纤维的纤维长度未作特别限制。不过，在使用梳理机(carding machine)制造纤维网时，一般使用20到76毫米的纤维。在造纸工艺或气流成网工艺中，一般优选使用20毫米或更短的纤维。在使用梳理机的情况中，大大超过76毫米的纤维难以形成均匀纤维网，也难以形成具有良好织构的纤维网。
本发明的可剥离共轭纤维适用于多种纤维形式制造工艺，包含气流成网工艺。作为实例来说明制造无纺织物的工艺。举例来说，使用由上述可剥离共轭纤维获得的短纤维，通过梳理、气流成网或造纸工艺，来制造具有所需基重(basis weight)的纤维网。或者，可以直接通过熔喷工艺(melt-blowing process)、纺粘工艺(spun-bonding process)等制造纤维网。可以通过例如针刺法(needle punching method)或高压液体射流处理等已知方法，将上述方法所制造的纤维网纤维剥离成超细纤维，由此可获得纤维形式。还可能通过已知加工技术，利用热空气或热辊处理此纤维形式。
尽管如所述，可以根据各种应用将本发明的可剥离共轭纤维加工成纤维形式，但特别有影响(effective)的是，气流成网工艺或造纸工艺中的纤维缠结或者对彼此施加的类似压力过弱而无法促成纤维网形状的保持。当通过气流成网或造纸工艺利用极短纤维形成的纤维网经历已知纤维剥离操作(诸如针刺或高压液体射流处理)时，纤维不仅被剥离，而且还在所施加的物理应力下移动，导致纤维网形成小孔或不良织构。纤维缠结不足还使纤维网丧失其形状，或者在纤维网形成后转移时翘起。为避免所述问题，一般遵循以下实践：将可剥离共轭纤维与在低于构成可剥离共轭纤维的树脂熔点的温度下可熔的粘合纤维掺合。一旦热处理除可剥离纤维外还包括粘合纤维的纤维网，可剥离纤维与粘合纤维即临时粘合，随后进入剥离步骤，在此步骤中，例如通过高压液体射流处理，将可剥离纤维剥离成细纤维。由于可剥离共轭纤维在剥离操作前经由粘合纤维临时固定，故与由常规聚酯/聚烯烃可剥离共轭纤维获得的无纺织物相比，所得无纺织物具有较佳织构。此外，通过使用本发明的可剥离共轭纤维，改进了在制造包括超细纤维的无纺织物的步骤中的转移稳定性(transfer stability)。本发明的可剥离共轭纤维的特殊优势在于，由于它展现与聚烯烃基粘合纤维(一般具有低熔点且因此在低温下可熔)的较高热结合性，故可以利用较低热能来实现临时固定。在例如本发明的可剥离共轭纤维的聚烯烃组分为聚丙烯的情况中，可以将熔点低于聚丙烯的高密度聚乙烯基粘合纤维用作粘合纤维。通过在高于粘合纤维的树脂的熔点并且低于构成可剥离共轭纤维的聚烯烃组分的熔点的温度下进行热处理，可以执行可剥离共轭纤维的临时固定。可以通过在构成可剥离共轭纤维的任一树脂组分的熔点或高于所述熔点的温度下加热可剥离共轭纤维使所述组分软化和熔融，在不使用粘合纤维的情况下，临时固定本发明的可剥离共轭纤维。但在此情况下，可剥离共轭纤维在其树脂组分软化并熔融以致彼此粘附后，很难保持其初始形式。在使用粘合纤维的情况中，由于在仅粘合纤维软化和熔融的温度下加热纤维网，且由此可剥离共轭纤维经由软化和熔融的粘合纤维固定，故所述可剥离共轭纤维甚至能在临时固定后仍保持其初始纤维形式。也就是说，临时彼此固定的可剥离共轭纤维保持最初设计时的可剥离性，而不劣化。优选在本发明中，将可剥离共轭纤维与粘合纤维掺合。所用粘合纤维优选由熔点比可剥离共轭纤维中聚烯烃组分的熔点低至少20℃、更优选低30℃到100℃的树脂组分构成。当使用聚烯烃纤维作为粘合纤维时，最明显地展现本发明的效果。然而，这并不意味着不能使用其它粘合纤维。可使用的其它粘合纤维的实例包含高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、乙烯共聚聚丙烯、乙烯1-丁烯共聚聚丙烯、聚苯乙烯和聚戊烯，只要其熔点优选比可剥离共轭纤维中聚烯烃组分的熔点低至少20℃即可。粘合纤维可为具有皮芯(sheath core)、海岛、多层等构形的共轭纤维。作为粘合纤维的优选共轭纤维的实例为聚丙烯/高密度聚乙烯基皮芯型共轭纤维、聚丙烯/乙烯共聚聚丙烯基皮芯型共轭纤维、聚丙烯/乙烯-1-丁烯共聚聚丙烯基皮芯型共轭纤维，以及聚酯/高密度聚乙烯基皮芯型共轭纤维。
本发明纤维形式的基重未作特别限制。然而，可以适当地使用基重为10到200克/平方米(g/m2)的纤维形式。当纤维形式的基重小于10克/平方米时，在利用诸如高压液体射流等物理应力进行剥离纤维的操作时，可能形成具有不良织构的无纺织物。当纤维形式的基重超过200克/平方米时，因基重较高，故需要增加的液体射流压力，这可能导致不均匀剥离，以致只能提供具有不良织构的无纺织物。
本发明的纤维形式可为本发明的可剥离共轭纤维与视需要选用的其它纤维和粉末的混合物，只要这不会减弱本发明的效果即可。所述任选使用的纤维的实例包含：合成纤维，诸如聚酰胺、聚酯、聚烯烃和聚丙烯酸类(acrylic)；天然纤维，诸如棉、毛和麻；再生纤维，诸如人造丝(rayon)、铜氨丝(cupra)和醋酸纤维(acetate)；以及半合成纤维。所述粉末的实例包含天然来源的物质，诸如纸浆粉(pulverized pulp)、皮革粉(leatherpowder)、竹炭粉(bamboo charcoal powder)、木炭粉(wood charcoal powder)和琼脂粉(agar powder)；合成聚合物，诸如吸水性聚合物；以及无机物质，诸如铁粉和氧化钛。
剥离本发明的可剥离共轭纤维的方法未作特别限制。其实例包含诸如针刺法和高压液体射流处理等方法。本文将以实例说明通过高压液体射流处理进行剥离的方法。对于高压液体射流处理的装置，可以使用具有许多喷孔的装置，这些喷孔的直径为例如0.05到1.5毫米、尤其0.1到0.5毫米，以0.1到1.5毫米的间隔排列成一行或多行。通过在高水压下从喷孔喷出液体而获得高压液体射流，使其碰撞放于多孔支撑部件上的纤维网或无纺织物。因此，未剥离的本发明可剥离共轭纤维在高压液体射流下缠结，同时剥离成较细纤维。各行喷孔都是垂直于纤维网行进方向成行排列。对于高压液体射流，可以使用常温或温水或者任何其它所需的液体。喷孔阵列与纤维网或无纺织物之间的距离优选为10到150毫米。当所述距离小于10毫米时，此处理会得到具有无序织构的纤维形式。另一方面，当所述距离超过150毫米时，液体射流对纤维网或无纺织物的物理冲击较弱，并且不足以经历缠结以及纤维剥离成较细纤维。根据制造工艺和纤维形式所需的性能，调节此高压液体射流处理的压力。然而，一般优选在2到20兆帕(MPa)的压力下喷出高压液体射流。可使用以下方法：在上述处理压力范围内，将高压液体射流的压力从低水压连续增加到高水压，以此方式来处理纤维网或无纺织物，但所述范围取决于所处理的基重等。此方法不太容易扰乱纤维网或无纺织物的织构，而且能获得缠结并剥离成较细纤维。在利用高压液体射流处理时，放置纤维网或无纺织物的多孔支撑部件未作特别限制，只要它能够使高压液体射流通过纤维网或无纺织物即可。举例来说，可使用50到200目(mesh)的金属或合成树脂筛网或者穿孔板。顺便提及，可以使用一种方法，其包括：使纤维网或无纺织物的一侧经历高压液体射流处理，随后翻转缠结的纤维网或无纺织物，并使其经历高压液体射流处理。此方法可以得到正面和背面都致密并且具有符合要求的织构的纤维形式。在高压液体射流处理后，去除处理后所得纤维形式中的水。可使用已知方法来去除水。举例来说，使用挤压机(squeezer)(诸如轧布机(mangle))去除一部分水，随后使用诸如热风循环干燥装置(circulating hot-airdrying apparatus)等干燥装置完全去除水，由此获得本发明的纤维形式。
必要时，本发明的可剥离共轭纤维聚集体可包括另一纤维，只要不破坏本发明的效果即可。另一纤维的实例包含(但不限于)除本发明的可剥离共轭纤维外的可剥离共轭纤维、基于聚丙烯/高密度聚乙烯的热可结合共轭纤维、基于聚丙烯/乙烯共聚聚丙烯的热可结合共轭纤维、基于聚丙烯/乙烯-1-丁烯共聚聚丙烯的热可结合共轭纤维、基于聚酯/高密度聚乙烯的热可结合复合纤维、聚酯纤维、聚烯烃纤维和人造丝。
由剥离本发明的可剥离共轭纤维获得的纤维网或无纺织物具有良好织构、高强度及优良的可剥离性，并且非常适合用作各种过滤器、电池隔板(battery separator)、人造革、卫生用品部件等。
实例
下文将参考实例详细说明本发明。然而，本发明不限于所述实例。下文中将显示用于测定各实例中所示特性值的方法或各特性的定义。
(1)单纱细度
根据JIS-L-1015测量。
(2)单纱强度和伸长率
根据JIS-L-1017，在样本长度为100毫米且拉伸速率为100毫米/分钟的条件下，利用日本岛津(Shimadzu)公司制造的Autograph AGS 500D测量。
(3)熔体流动速率(MFR)
根据JIS-K-7210测量。
原料聚丙烯树脂：条件14
(4)特性粘度(Limiting viscosity，IV)
在20℃下利用Ubbellohde粘度计(利用1∶1(质量比)苯酚与四氯乙烷的混合溶剂)测量。
(5)可纺性
利用以下根据出现长丝断裂的数量划分的四个等级，来评估熔体纺丝时的纤维性(stringiness)。
A：未发生长丝断裂并且操作符合要求。
B：每小时断裂1根或2根长丝。
C：每小时断裂3根或4根长丝。
D：每小时断裂5根或更多根长丝，纺丝操作有问题。
(6)拉伸比
使用以下等式计算拉伸比。
拉伸比＝[牵引辊速度(米/分钟)]/[进料辊速度(米/分钟)]
(7)利用高压液体射流处理
将在罗拉梳理机(roller carding machine)、气流成网机、造纸机等上形成的纤维网放于80目的平织传送带上，并使其在直径为0.1毫米且间距为1毫米的喷嘴下通过，且高压喷射水。传送带运行速度为20米/分钟。高压水射流处理由两个在3兆帕压力下水射流的预处理阶段，随后四个在给定水压下进行的阶段组成。接着翻转纤维网，并使其在相同水压下经历四个阶段的水射流处理。
(8)可剥离性(透气性)
利用高压液体射流处理由气流成网机形成的纤维网，并在25℃下干燥48小时。根据JIS-L-1096方法6.27A，测量纤维网的透气性。在纤维网基重和处理时间都相同的情况下，将纤维网透气性较低视为表明：可剥离共轭纤维具有优良的可剥离性。
(9)织构
10个研究小组成员检查已纤维剥离成较细纤维的无纺织物(1平方米)。目测检查织物中纤维分布的不均匀性，并根据以下标准判断结果。
A：至少7个研究小组成员认为织物具有极低不均匀性，并且无通孔。
B：4到6个研究小组成员认为织物具有极低不均匀性，并且无通孔。
C：认为织物具有极低不均匀性的研究小组成员数量为3个或更少。
(10)未暴露比(％)
从可剥离共轭纤维聚集体中任选10根可剥离共轭纤维的聚酯片段进行检查，并根据以下等式，基于10根纤维的平均值，计算聚酯片段凸起部分的比率。
未暴露比(％)＝(聚酯片段凸起部分的数量/聚酯片段凸起部分的总数)×100
实例1和2
在280℃的纺丝温度下，经由喷嘴纺丝作为聚酯组分的熔点为260℃的聚对苯二甲酸乙二酯，以及作为聚烯烃组分的实例1中熔点为160℃且MRF为16的聚丙烯或者实例2中熔点为160℃且MFR为30的聚丙烯，以制造可剥离共轭纤维。利用25℃的冷却空气，以1.7米/秒的风速，冷却从喷丝头排出的树脂，获得可剥离共轭纤维聚集体。可剥离共轭纤维聚集体具有50/50的聚酯/聚烯烃体积比，以及5.4分特的单纱细度。可剥离共轭纤维聚集体包括具有图2中所示的代表性横截面构形的可剥离共轭纤维，其中至少一个聚酯片段凸起部分在纤维外边界处暴露，并且至少一个聚酯片段凸起部分在纤维外边界处未暴露，所述可剥离共轭纤维的比例在实例1中为70％，或在实例2中为80％。在牵引步骤中，烷基磷酸钾盐粘附至纤维。在90℃下，以1.8的比率拉伸所得未拉伸的纱线，并在其上粘附造纸用分散剂。随后将纱线切割成5毫米长度。聚酯片段凸起部分的总数为8，并且r/d在实例1中为0.95，或在实例2中为0.96。在纤维外边界处未暴露的聚酯片段凸起部分与20％比例(实例1)或33％比例(实例2)在相反方向上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分成对。
将所得短纤维与粘合纤维以70∶30的质量比掺合。粘合纤维为皮/芯型共轭纤维，其具有熔点为130℃的高密度聚乙烯作为皮，以及熔点为160℃的聚丙烯作为芯，所述皮∶芯的体积比为50∶50。将掺合过的纤维用气流成网机处理，形成纤维网，并且在热风式结合系统(through-air bondingsystem)中，在138℃下将纤维网热处理0.3分钟，由此临时结合形成无纺织物。随后用高压液体射流，以上述方式处理无纺织物，获得本发明的纤维形式。纤维和纤维形式的物理特性显示于表1中。
实例3
在280℃的纺丝温度下，经由喷嘴纺丝作为聚酯组分的熔点为260℃的聚对苯二甲酸乙二酯，以及作为聚烯烃组分的熔点为160℃的聚丙烯，以制造可剥离共轭纤维。利用25℃的冷却空气，以1.7米/秒的风速，冷却从喷丝头排出的树脂，获得可剥离共轭纤维聚集体。可剥离共轭纤维聚集体具有50/50的聚酯/聚烯烃体积比，以及5.4分特的单纱细度。可剥离共轭纤维聚集体包括具有图2中所示的代表性横截面构形的可剥离共轭纤维，其中至少一个聚酯片段凸起部分在纤维外边界处暴露，并且至少一个聚酯片段凸起部分在纤维外边界处未暴露，所述可剥离共轭纤维的比例为80％。聚丙烯的MRF为36。在牵引步骤中，烷基磷酸钾盐粘附至纤维。在90℃下，以1.8的比率拉伸所得未拉伸的纱线，并在其上粘附造纸用分散剂。随后将纱线切割成5毫米长度。聚酯片段凸起部分的总数为，并且r/d为0.94。在纤维外边界处未暴露的聚酯片段凸起部分与44％比例在相反方向上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分成对。
使所得短纤维经历与实例1和2中相同的剥离处理，获得本发明的纤维形式。纤维和纤维形式的物理特性显示于表1中。
实例4
在280℃的纺丝温度下，经由喷嘴纺丝作为聚酯组分的熔点为260℃的聚对苯二甲酸乙二酯，以及作为聚烯烃组分的熔点为160℃的聚丙烯，以制造可剥离共轭纤维。利用25℃的冷却空气，以1.7米/秒的风速，冷却从喷丝头排出的树脂，获得可剥离共轭纤维聚集体。可剥离共轭纤维聚集体具有40/60的聚酯/聚烯烃体积比，以及5.4分特的单纱细度。可剥离共轭纤维聚集体包括具有图2中所示的代表性横截面构形的可剥离共轭纤维，其中至少一个聚酯片段凸起部分在纤维外边界处暴露，并且至少一个聚酯片段凸起部分在纤维外边界处未暴露，所述可剥离共轭纤维的比例为95％。聚丙烯的MRF为30。在牵引步骤中，烷基磷酸钾盐粘附至纤维。在90℃下，以1.8的比率拉伸所得未拉伸的纱线，并在其上粘附造纸用分散剂。随后将纱线切割成5毫米长度。聚酯片段凸起部分的总数为8，并且r/d为0.91。在纤维外边界处未暴露的聚酯片段凸起部分与76％比例在相反方向上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分成对。
使所得短纤维经历与实例1和2中相同的剥离处理，获得本发明的纤维形式。纤维和纤维形式的物理特性显示于表1中。
实例5
在280℃的纺丝温度下，经由喷嘴纺丝作为聚酯组分的熔点为260℃的聚对苯二甲酸乙二酯，以及作为聚烯烃组分的熔点为160℃的聚丙烯，以制造可剥离共轭纤维。利用25℃的冷却空气，以1.7米/秒的风速，冷却从喷丝头排出的树脂，获得可剥离共轭纤维聚集体。可剥离共轭纤维聚集体具有60/40的聚酯/聚烯烃体积比，以及5.4分特的单纱细度。可剥离共轭纤维聚集体包括具有图2中所示的代表性横截面构形的可剥离共轭纤维，其中至少一个聚酯片段凸起部分在纤维外边界处暴露，并且至少一个聚酯片段凸起部分在纤维外边界处未暴露，所述可剥离共轭纤维的比例为60％。但与图2不同，一对聚酯片段凸起部分并不总是在纤维的横截面上关于纤维中心对称：在各凸起部分在相反方向上从纤维中心向纤维外边界延伸的一对聚酯片段凸起部分中，至少一个凸起部分通常在纤维外边界处暴露。聚丙烯的MRF为30。在牵引步骤中，烷基磷酸钾盐粘附至纤维。在90℃下，以1.8的比率拉伸所得未拉伸的纱线，并在其上粘附造纸用分散剂。随后将纱线切割成5毫米长度。聚酯片段凸起部分的总数为8，并且r/d为0.97。
使所得短纤维经历与实例1和2中相同的剥离处理，获得本发明的纤维形式。纤维和纤维形式的物理特性显示于表1中。
实例6
在280℃的纺丝温度下，经由喷嘴纺丝作为聚酯组分的熔点为260℃的聚对苯二甲酸乙二酯，以及作为聚烯烃组分的熔点为160℃的聚丙烯，以制造可剥离共轭纤维。可剥离共轭纤维聚集体具有50/50的聚酯/聚烯烃体积比，以及5.4分特的单纱细度。可剥离共轭纤维聚集体包括具有图2中所示的代表性横截面构形的可剥离共轭纤维，其中至少一个聚酯片段凸起部分在纤维外边界处暴露，并且至少一个聚酯片段凸起部分在纤维外边界处未暴露，所述可剥离共轭纤维的比例为20％。用空气以相对于实例1增加34％的速度进行冷却，来控制熔融树脂的凝固行为，由此使聚酯片段的未暴露比降低到9％，同时横截面构形与图2相符。发生纤维断裂，认为这可能归因于低熔体张力，但并不是很清楚。也就是说，与实例1至5相比，可纺性倾向于降低。在90℃下，以1.8的比率拉伸所得未拉伸的纱线，并在其上粘附造纸用分散剂。随后将纱线切割成5毫米长度。所得纤维量因可纺性的降低倾向而小于实例1至5。聚酯片段凸起部分的总数为8，并且r/d为0.99。在纤维外边界处未暴露的聚酯片段凸起部分与57％比例在相反方向上从纤维中心向纤维外边界延伸的聚酯片段部分成对。
使所得短纤维经历与实例1和2中相同的剥离处理，获得本发明的纤维形式。纤维和纤维形式的物理特性显示于表1中。
由于具有以下横截面构形的可剥离共轭纤维的比例较低(20％)：至少一个聚酯片段延伸至纤维外边界并且至少一个聚酯片段延伸至纤维外边界内的一位置，故临时固定性或多或少变差，而剥离后获得的无纺织物的织构不如实例1至6中获得的无纺织物(即，可纺性为“C”)。
比较实例1
在280℃的纺丝温度下，经由喷嘴纺丝熔点为160℃的聚丙烯，以及熔点为130℃的高密度聚乙烯，以制造可剥离共轭纤维，并且利用25℃的冷却空气，以1.7米/秒的风速进行冷却，获得不包括聚酯的可剥离共轭纤维聚集体。可剥离共轭纤维聚集体具有50/50的聚丙烯/聚乙烯体积比，以及5.4分特的单纱细度。可剥离共轭纤维聚集体包括具有图2中所示的代表性横截面构形的可剥离共轭纤维，其中至少一个聚丙烯片段凸起部分在纤维外边界处暴露，并且至少一个聚丙烯片段凸起部分在纤维外边界处未暴露，所述可剥离共轭纤维的比例为60％。但与图2不同，一对聚酯片段凸起部分并不总是在纤维横截面上关于纤维中心对称：在各凸起部分在相反方向上从纤维中心向纤维外边界延伸的一对聚酯片段凸起部分中，至少一个凸起部分通常在纤维外边界处暴露。在90℃下，以4.3的比率拉伸所得未拉伸的纱线，并在其上粘附造纸用分散剂。随后将纱线切割成5毫米长度。
使所得短纤维经历与实例1和2中相同的剥离处理，获得本发明的纤维形式。其凸起部分的总数为8，并且r/d为0.99。
纤维和纤维形式的物理特性显示于表1中。可纺性良好并且织物形式的织构良好。但所述织物形式具有高透气性，证实可剥离性不良。
表1
Figure G2008800149911D00161
(续表1)
Figure G2008800149911D00162
注释：
*在纤维聚集体中具有以下横截面构形的可剥离共轭纤维的比例：至少一个聚酯片段延伸至纤维外边界，并且至少一个聚酯片段延伸至纤维外边界内的一位置。
**括号中的数字因样本量较少，仅供参考。
在实例1至6中，由于本发明的可剥离共轭纤维与聚烯烃基粘合纤维具有高热结合性，故剥离后其织构优良(如同包括比较实例1中所用的两类聚烯烃的可剥离共轭纤维)。如通过所得纤维形式的透气性较低所证实，在相同剥离条件下，本发明的可剥离共轭纤维(实例1至6)具有优于比较实例1的可剥离性。换句话说，本发明的可剥离共轭纤维易于剥离成超细纤维，而无需如通常使用的严苛条件。因此，甚至在基重相对较低的无纺织物中，仍能在不扰乱织构的情况下实现纤维的剥离。这将在相当大程度上节省剥离操作(诸如用高压液体射流处理)的时间和成本。
实例1至5中的可剥离共轭纤维聚集体因具有优良可纺性而优于实例6。
本申请案是建立在2007年5月24日申请的日本专利申请案第2007-137994号的基础上，并且其内容以引用的方式并入本文中。
工业实用性
本发明提供一种包括聚酯和聚烯烃的可剥离共轭纤维，它具有优良的与聚烯烃基粘合纤维等的热结合性、可剥离性以及生产能力；还提供所述可剥离共轭纤维的聚集体；以及由所述可剥离共轭纤维制成的纤维形式。本发明的包括聚酯和聚烯烃的可剥离共轭纤维及其聚集体都展现与聚烯烃基粘合纤维的高热结合性，以及良好的可剥离性，因此易于剥离纤维而提供具有高致密度和良好织构的纤维形式。

Claims (5)

1.一种可剥离共轭纤维，其特征在于其包括聚酯片段以及聚烯烃片段，其中所述可剥离共轭纤维在垂直于其纵向方向的横截面构形中包含两个或两个以上从所述可剥离共轭纤维的中心向所述可剥离共轭纤维的外边界延伸的聚酯片段部分，其中所述两个或两个以上从所述可剥离共轭纤维的中心向所述可剥离共轭纤维的外边界延伸的聚酯片段部分中至少一个在所述可剥离共轭纤维的外边界处暴露，以及所述两个或两个以上从所述可剥离共轭纤维的中心向所述可剥离共轭纤维的外边界延伸的聚酯片段部分中至少一个在所述可剥离共轭纤维的外边界处未暴露。
2.根据权利要求1所述的可剥离共轭纤维，其特征在于其具有空心。
3.根据权利要求1或2所述的可剥离共轭纤维，其特征在于其W/R值为0.1到0.4，
其中W表示所述聚酯片段的弧长，以及R表示所述可剥离共轭纤维的周长。
4.一种包括聚酯以及聚烯烃的可剥离共轭纤维的聚集体，其特征在于其包括以所述聚集体中所含所述可剥离共轭纤维的总量计，至少25％比例的根据权利要求1至3中任一权利要求所述的可剥离共轭纤维。
5.一种纤维形式，其特征在于其包括在剥离后平均单纱细度为0.6分特或更低细度的超细纤维，其中所述纤维形式是通过剥离根据权利要求1至3中任一权利要求所述的可剥离共轭纤维或根据权利要求4所述的可剥离共轭纤维的聚集体中所含的所述可剥离共轭纤维而获得。
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