TWI546430B - 具高表面積及柔軟性之複合纖維及其製造方法，及包含該複合纖維之基材及其製造方法 - Google Patents

具高表面積及柔軟性之複合纖維及其製造方法，及包含該複合纖維之基材及其製造方法 Download PDF

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Description

具高表面積及柔軟性之複合纖維及其製造方法，及包含該複合纖維之基材及其製造方法
本發明係關於一種複合纖維之製造方法，及包含該複合纖維之基材及其製造方法，特別是一種具高表面積及柔軟性之複合纖維及其製造方法，及包含該複合纖維之基材及其製造方法。
參考圖1，顯示美國專利公開第US2008/0108265號「高表面積纖維及紡織品之製造方法」及第US2008/0105612號「高表面積纖維之複合過濾媒介」所揭示之習知複合纖維之剖視示意圖。該等專利是利用海島複合纖維技術，使得一島成份10被一海成份11所包覆，以形成一複合纖維1。該複合纖維1的橫截面係為橢圓型或長橢圓型。該島成份10類似蜈蚣之形狀，其包括一中央部12及複數個延伸部13。該海成份11係完全包覆住該中央部12及該等延伸部13。該中央部12之最大長度L1約為該海成份11最大長度L2之80%。
複數根複合纖維1可再被製成紡織品，該紡織品經過溶除加工，將該海成份11溶除後，即可得到類似蜈蚣形狀之纖維(即只剩下該島成份10)。該纖維由於觸鬚(即該等延伸部13)多，而可以具有高表面積特性。
由於該習知複合纖維1的橫截面為橢圓型或長橢圓型，其長軸與短軸比過大，受外力時會變形，因此該複合纖維1於後加工，如假撚，織造等步驟，加工不易。此外，由 於該海成份11必須完全包覆該島成份10，所以該海成份11的比例無法太低，換言之，必須溶除的該海成份11比例較多。再者，在該複合纖維1所製成的紡織品中，由於該島成份10的一小單元係類似H形，因此其挺性強，柔軟性不佳。
因此，有必要提供一創新且富進步性的具高表面積及柔軟性之複合纖維及其製造方法，及包含該複合纖維之基材及其製造方法，以解決上述問題。
本發明提供一種具高表面積及柔軟性之複合纖維，其橫截面大致為圓形且具有一最大外徑及一圓周。該複合纖維包括一第一成份及一第二成份。該第一成份具有一中央部及複數個延伸部，該中央部之一最大長度係小於該最大外徑之四分之三，該等延伸部係由該中央部延伸至該圓周，且該第一成份佔該複合纖維總重量比例為50%至95%。該第二成份具有複數個外圍部，每一外圍部係為扇形，且介於二個延伸部之間，於該圓周中該等延伸部及該等外圍部係交替分佈，且該第二成份佔該複合纖維總重量比例為5%至50%。
本發明另提供一種具高表面積及柔軟性之複合纖維之製造方法，其包括以下步驟：(a)提供一第一成份，該第一成份具有一第一黏度；(b)熔融該第一成份後傳送至一紡絲箱體，且設定一第一溫度；(c)提供一第二成份，該第二成份具有一第二黏度，其中該第二黏度大於該第一黏度；(d)熔 融該第二成份後傳送至該紡絲箱體，且設定一第二溫度，其中該第二溫度小於該第一溫度；及(e)共同擠出該第一成份及該第二成份，以形成一上述之複合纖維。
本發明另提供一種不織布基材，其包括複數根第一纖維複數根第二纖維。每一第一纖維具有一中央部及複數個延伸部，該等延伸部係由該中央部向外延伸，且該等延伸部之外緣在該第一纖維之橫截面上形成一不連續之圓周，該圓周係大致上為圓形且具有一最大外徑，該中央部之一最大長度係小於該最大外徑之四分之三。每一第二纖維係為扇形，且其尺寸係與二個延伸部間之空間相符。
本發明另提供一種不織布基材之製造方法，其包括以下步驟：(a)提供一第一成份，該第一成份具有一第一黏度；(b)熔融該第一成份後傳送至一第一紡絲箱體，且設定一第一溫度；(c)提供一第二成份，該第二成份具有一第二黏度，其中該第二黏度大於該第一黏度；(d)熔融該第二成份後傳送至一第二紡絲箱體，且設定一第二溫度，其中該第二溫度小於該第一溫度；(e)共同擠出該第一成份及該第二成份，以形成上述之複合纖維；(f)將複數根複合纖維形成一纖維網；及(g)分離該等複合纖維內之該第一成份及該第二成份，以形成一不織布基材。
在本發明中，該第一纖維(即該第一成份)之觸鬚(即該等延伸部)多，使得其表面積高而可提供高過濾性。此外，該第二纖維(即該第二成份)係為超細纖維，而可增加柔軟度。因此，本發明之複合纖維及不織布基材可同時兼具高 表面積及柔軟性。
參考圖2，顯示本發明具高表面積及柔軟性之複合纖維之一實施例之剖視示意圖。該複合纖維2之橫截面大致為圓形且具有一最大外徑D及一圓周24。該複合纖維2包括一第一成份20及一第二成份21。該第一成份20具有一中央部22及複數個延伸部23，該中央部22之一最大長度L係小於該最大外徑D之四分之三，且大於該最大外徑D之八分之一。較佳地，該最大長度L係約為該最大外徑D之六分之一。該等延伸部23係由該中央部22向外延伸至該圓周24。該第一成份20佔該複合纖維2總重量比例為50%至95%。
在本實施例中，該第一成份20之材質係為聚酯類聚合物或聚醯胺類聚合物或聚烯烴類聚合物，該聚酯類聚合物係為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)及其改質物或共聚物。該聚醯胺類聚合物係為聚醯胺6(PA6)、聚醯胺66(PA66)、聚醯胺12(PA12)及其改質物或共聚物，該聚烯烴類聚合物係為聚丙烯(PP)。每一延伸部23具有一第一端231及一第二端232，該第一端231係靠近該中央部22，該第二端232係靠近該圓周24，且該第二端232之寬度係大於該第一端231之寬度。亦即，所有該等延伸部23係為扇形或水滴形。此外，如圖所示，部分該等延伸部23係為弧狀。
該第二成份21具有複數個外圍部211，每一外圍部211係為扇形，且介於二個延伸部23之間。該第一成份20並未完 全包覆該第二成份21，因此，於該圓周24中該等延伸部23及該等外圍部211係交替分佈。該第二成份21佔該複合纖維1總重量比例為5%至50%。在本實施例中，該第二成份21之材質係為尼龍(Nylon)或聚烯烴類聚合物。該聚烯烴類聚合物係為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及其改質物或共聚物。要注意的是，該第二成份21與該第一成份20間之親和力不可太高，因為在基材製程中該第二成份21必須與該第一成份20分離。
本發明另關於一種具高表面積及柔軟性之複合纖維之製造方法，其包括以下步驟。首先，提供一第一成份20。該第一成份20具有一第一黏度。在本實施例中，該第一成份20之材質係為聚酯類聚合物或聚醯胺類聚合物或聚烯烴類聚合物，該聚酯類聚合物係為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯(PTT)及其改質物或共聚物。該聚醯胺類聚合物係為聚醯胺6(PA6)、聚醯胺66(PA66)、聚醯胺12(PA12)及其改質物或共聚物。該聚烯烴類聚合物係為聚丙烯(PP)。
接著，利用一押出機熔融該第一成份20，之後將該熔融之第一成份20傳送至一第一紡絲箱體，且設定一第一溫度。
接著，提供一第二成份21。該第二成份21具有一第二黏度，其中該第二黏度大於該第一黏度。在本實施例中，，該第二成份21之材質係為尼龍(Nylon)或聚烯烴類聚合物。該聚烯烴類聚合物係為聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及其改質 物或共聚物。
接著，利用一押出機熔融該第二成份21，之後將該熔融之第二成份21傳送至一第二紡絲箱體，且設定一第二溫度，其中該第二溫度小於該第一溫度，以提高該第二成份21之黏度。
接著，調整該第一成份20及該第二成份21複合比例，其中該第一成份20之重量百分比為50%至95%，該第二成份21之重量百分比為5%至50%。接著，利用一紡口組件共同擠出該第一成份20及該第二成份21，以形成該複合纖維2，其中該第一成份20佔該複合纖維2總重量比例為50%至95%，該第二成份21佔該複合纖維2總重量比例為5%至50%。
本發明另關於一種不織布基材之製造方法，其係將複數根上述複合纖維2形成一纖維網。在一實施例中，係將該等複合纖維2形成短纖維後再經過開棉，梳棉，疊棉，針釓等不織布製造流程，以形成該纖維網。在另一實施例中，直接利用紡黏製程而形成該纖維網。
接著，分離該等複合纖維2內之該第一成份20及該第二成份21，以形成一不織布基材。該分離方法包括但不限於微波、機械拍打、機械搓揉、高壓水柱沖擊、化學膨潤及鹼液減除。此外，參考圖3，在該不織布基材中，該第一成份20係形成一第一纖維3，每一第一纖維3具有一中央部22及複數個延伸部23，該等延伸部23係由該中央部22向外延伸，且該等延伸部23之外緣在該第一纖維3之橫截面上 形成一不連續之圓周34，該圓周34係大致上為圓形且具有一最大外徑D，該中央部22之一最大長度L係小於該最大外徑D之四分之三，且大於該最大外徑D之八分之一。較佳地，該最大長度L係約為該最大外徑D之六分之一。
每一延伸部23具有一第一端231及一第二端232，該第一端231係靠近該中央部22，該第二端232係靠近該圓周34，且該第二端232之寬度係大於該第一端231之寬度。亦即，所有該等延伸部23係為扇形或水滴形。該等第一纖維3佔該不織布基材總重量比例為50%至95%。
同時，該第二成份21之該等外圍部211係形成複數根第二纖維(圖中未示)，每一第二纖維係為扇形，且其尺寸係與二個延伸部23間之空間相符。該等第二纖維佔該不織布基材總重量比例為5%至50%。
在本發明中，該第一纖維3(即該第一成份20)之觸鬚(即該等延伸部23)多，使得其表面積高(57600 cm2/g~230400 cm2/g)而可提供高過濾性。此外，該第二纖維(即該第二成份21)係為超細纖維，其細度範圍在0.01~0.001丹尼(den)，而可增加柔軟度。因此，本發明之複合纖維及不織布基材可同時兼具高表面積及柔軟性。
茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。
實例1：
使用長春企業公司生產之聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)，極限黏度(Intrinsic Viscosity,IV)：0.83，於120℃乾燥3小 時，測得含水率為180 ppm，上述為第一成份。使用巴斯夫股份公司(BASF)生產之尼龍(Nylon)，相對黏度(RV)：2.4，於100℃乾燥5小時，測得含水率為110 ppm，上述為第二成份。
將該第一成份輸送至一第一押出機，並將該第一押出機依入口順序設定以下溫度：278℃、288℃及288℃。該第一成份熔融後進入一第一紡絲箱體，該第一紡絲箱體內熱煤溫度設定為288℃。將該第二成份輸送至一第二押出機，並將該第二押出機依入口順序設定以下溫度：275℃，285℃及283℃。該第二成份熔融後進入一第二紡絲箱體，該第二紡絲箱體內熱煤溫度設定為280℃。
接著，該第一成份經過一第一計量泵(Gear Pump)，且該第二成份經過一第二計量泵(Gear Pump)。分別調整該第一計量泵及該第二計量泵，使該第一成份的複合比例(重量比)為73%，該第二成份的複合比例(重量比)為27%。接著，然後將該第一成份及該第二成份於一紡口組件共同擠出，經冷卻風冷卻，冷卻風溫為22℃，冷卻風相對濕度為78%。再由卷取機卷繞，卷繞的速度為1620 m/min，可得細度：8.5丹尼(den)，強度：1.61 g/den，斷裂伸長率：420%之複合纖維。
該複合纖維先經過50℃之溫水水洗，再以85℃之熱水，3倍延伸倍率來延伸該複合纖維，以噴霧器對纖維束噴油，然後再送入依序為78℃，80℃，80℃，75℃，70℃，70℃，65℃，60℃之烘箱乾燥區，再經過切斷刀盤裁切， 即可得到長度51 mm，細度：2.91 den，強度：4.55 g/den，斷裂伸長率：48%，捲曲度(Crimp)：9%之短纖維。將上述短纖維，經過開棉，梳棉，疊棉，針釓等不織布製造流程，即可得到基重為230 g/m2，厚度1.4 mm之纖維網，該纖維網再經110 bar的水柱沖擊，以分離該第一成份及該第二成份，最後可得到同時具有超細纖維(即上述第二纖維)及高表面積纖維(即上述第一纖維)的不織布基材。
實例2：
使用新光合成纖維公司生產之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)，極限黏度(IV)：0.53，於130℃乾燥4小時，測得含水率為60ppm，上述為第一成份。使用李長榮化學公司生產之聚丙烯(PP)，流動指數(Melt Flow Rate,MFR)：25，上述為上述為第二成份。
將該第一成份輸送至一第一押出機，並將該第一押出機依入口順序設定以下溫度：278℃，290℃及290℃。該第一成份熔融後進入一第一紡絲箱體，該第一紡絲箱體內熱煤溫度設定為292℃。將該第二成份輸送至一第二押出機，並將該第二押出機依入口順序設定以下溫度：190℃，230℃及230℃。該第二成份熔融後進入一第二紡絲箱體，該第二紡絲箱體內熱煤溫度設定為265℃。
接著，該第一成份經過一第一計量泵(Gear Pump)，且該第二成份經過一第二計量泵(Gear Pump)。分別調整該第一計量泵及該第二計量泵，使該第一成份的複合比例 (重量比)為82%，該第二成份的複合比例(重量比)為18%。接著，然後將該第一成份及該第二成份於一紡口組件共同擠出，使用11 kg/cm2空氣壓力噴出之高速流動氣牆，將纖維予以氣流牽伸及冷卻，可得基重為80 g/m2，厚度0.7 mm之纖維網，其中單獨之複合纖維的細度為：2.2 den，強度：2.2 g/den，斷裂伸長率：35%。將該纖維網經90 bar的水柱沖擊，以分離該第一成份及該第二成份，可得到同時具有超細纖維(即上述第二纖維)及高表面積纖維(即上述第一纖維)的不織布基材。
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
1‧‧‧習知複合纖維
2‧‧‧本發明複合纖維之一實施例
3‧‧‧第一纖維
10‧‧‧島成份
11‧‧‧海成份
12‧‧‧中央部
13‧‧‧延伸部
20‧‧‧第一成份
21‧‧‧第二成份
22‧‧‧中央部
23‧‧‧延伸部
24‧‧‧圓周
34‧‧‧圓周
211‧‧‧外圍部
231‧‧‧延伸部之第一端
232‧‧‧延伸部之第二端
圖1顯示美國專利公開第US 2008/0108265號「高表面積纖維及紡織品之製造方法」及第US 2008/0105612號「高表面積纖維之複合過濾媒介」所揭示之習知複合纖維之剖視示意圖；圖2顯示本發明具高表面積及柔軟性之複合纖維之一實施例之剖視示意圖；及圖3顯示本發明具高表面積及柔軟性之不織布基材之第一纖維之一實施例之剖視示意圖。
2‧‧‧本發明複合纖維之一實施例
20‧‧‧第一成份
21‧‧‧第二成份
22‧‧‧中央部
23‧‧‧延伸部
24‧‧‧圓周
211‧‧‧外圍部
231‧‧‧延伸部之第一端
232‧‧‧延伸部之第二端

Claims (10)

  1. 一種具高表面積及柔軟性之複合纖維，其橫截面大致為圓形且具有一最大外徑及一圓周，該複合纖維包括：一第一成份，具有一中央部及複數個延伸部，該中央部之一最大長度係小於該最大外徑之四分之三，且該中央部之該最大長度係大於該最大外徑之八分之一，該等延伸部係由該中央部延伸至該圓周，且該第一成份佔該複合纖維總重量比例為50%至95%；及一第二成份，具有複數個外圍部，每一外圍部係為扇形，且介於二個延伸部之間，於該圓周中該等延伸部及該等外圍部係交替分佈，且該第二成份佔該複合纖維總重量比例為5%至50%。
  2. 如請求項1之複合纖維，其中該第一成份之材質係為聚酯類聚合物、聚醯胺類聚合物或聚烯烴類聚合物，該第二成份之材質係為尼龍(Nylon)或聚烯烴類聚合物。
  3. 如請求項1之複合纖維，其中每一延伸部具有一第一端及一第二端，該第一端係靠近該中央部，該第二端係靠近該圓周，且該第二端之寬度係大於該第一端之寬度，該等延伸部係為扇形或水滴形。
  4. 一種具高表面積及柔軟性之複合纖維之製造方法，包括：(a)提供一第一成份，該第一成份具有一第一黏度；(b)熔融該第一成份後傳送至一紡絲箱體，且設定一第一溫度； (c)提供一第二成份，該第二成份具有一第二黏度，其中該第二黏度大於該第一黏度；(d)熔融該第二成份後傳送至該紡絲箱體，且設定一第二溫度，其中該第二溫度小於該第一溫度；及(e)共同擠出該第一成份及該第二成份，以形成一複合纖維，其中該第一成份佔該複合纖維總重量比例為50%至95%，該第二成份佔該複合纖維總重量比例為5%至50%，該複合纖維之橫截面大致為圓形且具有一最大外徑及一圓周，該複合纖維之第一成份具有一中央部及複數個延伸部，該中央部之一最大長度係小於該最大外徑之四分之三，且該中央部之該最大長度係大於該最大外徑之八分之一，該等延伸部係由該中央部延伸至該圓周，該複合纖維之第二成份具有複數個外圍部，每一外圍部係為扇形，且介於二個延伸部之間，於該圓周中該等延伸部及該等外圍部係交替分佈。
  5. 如請求項4之製造方法，其中該複合纖維之每一延伸部具有一第一端及一第二端，該第一端係靠近該中央部，該第二端係靠近該圓周，且該第二端之寬度係大於該第一端之寬度，且該複合纖維之該等延伸部係為扇形或水滴形。
  6. 一種不織布基材，包括：複數根第一纖維，每一第一纖維具有一中央部及複數個延伸部，該等延伸部係由該中央部向外延伸，且該等 延伸部之外緣在該第一纖維之橫截面上形成一不連續之圓周，該圓周係大致上為圓形且具有一最大外徑，該中央部之一最大長度係小於該最大外徑之四分之三，且該中央部之該最大長度係大於該最大外徑之八分之一；及複數根第二纖維，每一第二纖維係為扇形，且其尺寸係與二個延伸部間之空間相符。
  7. 如請求項6之不織布基材，其中該等第一纖維之材質係為聚酯類聚合物、聚醯胺類聚合物或聚烯烴類聚合物，該等第二纖維之材質係為尼龍(Nylon)或聚烯烴類聚合物。
  8. 如請求項6之不織布基材，其中該等第一纖維佔該不織布基材總重量比例為50%至95%，該等第二纖維佔該不織布基材總重量比例為5%至50%，且該等延伸部係為扇形或水滴形。
  9. 一種不織布基材之製造方法，包括：(a)提供一第一成份，該第一成份具有一第一黏度；(b)熔融該第一成份後傳送至一第一紡絲箱體，且設定一第一溫度；(c)提供一第二成份，該第二成份具有一第二黏度，其中該第二黏度大於該第一黏度；(d)熔融該第二成份後傳送至一第二紡絲箱體，且設定一第二溫度，其中該第二溫度小於該第一溫度；(e)共同擠出該第一成份及該第二成份，以形成一複合纖維，其中該第一成份佔該複合纖維總重量比例為 50%至95%，該第二成份佔該複合纖維總重量比例為5%至50%，該複合纖維之橫截面大致為圓形且具有一最大外徑及一圓周，該複合纖維之第一成份具有一中央部及複數個延伸部，該中央部之一最大長度係小於該最大外徑之四分之三，且該中央部之該最大長度係大於該最大外徑之八分之一，該等延伸部係由該中央部延伸至該圓周，該複合纖維之第二成份具有複數個外圍部，每一外圍部係為扇形，且介於二個延伸部之間，於該圓周中該等延伸部及該等外圍部係交替分佈；(f)將複數根複合纖維形成一纖維網；及(g)分離該等複合纖維內之該第一成份及該第二成份，以形成一不織布基材。
  10. 如請求項9之製造方法，其中該步驟(g)係利用水柱沖擊該纖維網，以分離該第一成份及該第二成份。
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