采用机械开纤制得分裂型超细纤维水刺非织造布的方法

摘要

本发明涉及一种采用机械开纤制得分裂型超细纤维水刺非织造布的方法。即采用无环境污染、无失重和低强力损失的水刺法与双向拉伸法两种机械开纤方法，共同完成分裂型纤维在非织造布中的两种不同组分纤维的开纤裂离，最后制成含有两种不同组分的超细纤维水刺非织造布。经检测：其开纤后单瓣纤维细度为0.05～0.50，平均开纤率为80％，失重率为0％，平均强力损失为1.2％。本方法操作简单，不使用化学药剂，纤维损伤小，能量消耗小，对环境无污染。所制得的超细纤维非织造布，具有强力高、透气、透湿、吸附能力强、三维杂乱的纤网结构和类似麂皮的外观等优良特性，可广泛应用于高级合成革、人造麂皮、高级擦拭布等领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用开纤工艺制得超细纤维非织造布的方法，尤其涉及一种通过对双组份分裂型纤维水刺非织造布采用机械开纤制得超细纤维水刺非织造布的方法。所制成的超细纤维水刺非织造布可应用于高级合成革、人造麂皮、高级擦拭布等领域。

背景技术

目前，对于超细纤维材料的研究和开发进展很快。通常将细度小于0.3dtex的纤维称为超细纤维。超细纤维具有普通纤维无法比拟的优异性能，且有很高的附加价值，其极细的单纤细度、大的比表面积及异型的纤维截面赋予材料柔软的手感，自然的光泽及良好的透通性。现在已生产出众多的以超细纤维为基础的“新合纤”织物，其织物类型包括机织物、针织物、非织造布等，由于这些“新合纤”织物含有超细纤维，因此，使该织物的性能在原有的基础上得到很大的提升。超细纤维水刺非织造材料的机械性能强、布面平整柔软、弹性好、孔隙率高，具有较好的吸附性和过滤性，广泛应用于高级擦拭材料、高档合成革基材、人造麂皮等领域。

超细纤维虽然具有上述优点，但是由于其纤维细度过低，因此，它不能按照常规的纺丝方法制得，也不能像常规纤维那样进行开松或梳理后，制成织物。

目前，超细纤维常规的制备方法是将两种不相容，但粘度相近的高聚物，各自沿纺丝组件中预定的通道流过，并相互汇集复合，通过同一个喷丝孔挤出成形，形成双组份海岛型或分裂型纤维，其中，分裂型纤维的截面结构为十字形，米字形或桔瓣形等，即形成一根纤维中是含有多瓣上述两种纤维组分的纤维丝条。其丝条在冷却、拉伸、织造过程中保持原有的截面形状不变，且细度较大，可满足常规加工的要求，因此，可按常规方法进行织造或非织造加工。当加工成织物或非织造布后，再采用一定的开纤方法使两种组份分裂剥离，使一根纤维裂离成许多瓣，此时才在织物或非织造布中形成细度为0.05D～0.5D的两种不同组分的超细纤维。由此看来，纤维开纤是超细纤维材料制造过程中的一个很重要的工序，它决定了开纤剥离后的纤维细度，更影响了超细纤维材料的各项性能。

目前，国内外所使用的开纤方法可归纳为化学开纤法和机械开纤法两大类，具体如下：

一、化学开纤方法

该方法是利用纤维中的两种组分在化学试剂中稳定性、收缩性或溶胀率的差异，使两种组分分裂剥离。

(1)高温碱减量法：该法是最早使用并已成熟的方法，通常是将织物经高温强碱处理，其工艺条件为98％NaOH 10～15g/l，温度100℃～120℃，时间30～60分钟。该方法是利用强碱作用于一种组分使其表面部分水解，从而削弱了两种组分结合界面的强度，同时两组份在高温水中热收缩性能和溶胀特性存在差异，共同导致了分裂型纤维或海岛型纤维开纤而形成其超细纤维。该法虽具有良好的开纤效果，但其中一种纤维组分由于易水解流失，而使织物的总强力下降，特别对于分裂型纤维的水刺非织造布来说，该开纤方法还破坏了纤网的微结构，导致材料强力下降，开纤后的材料失重率达34.8％，强力损失达6％，同时高温强碱的工艺条件既消耗了大量能量，也增加了大量的清洗废液，造成了环境的污染。

(2)低温低碱法：以公开号为CN1670296A的“一种定岛型海岛短纤的开纤工艺”专利为代表。该法公开了一种采用织物为定岛型海岛短纤(细度为3D，长度为51mm，海成分为水溶性聚酯COPET，岛成分为聚酯PET)针织汗布用低温低碱法进行开纤，其工艺条件为98％NaOH 6～8g/l，开纤剂4～6g/l，温度80℃～90℃，时间20～40分钟，浴比1∶15。该法虽可做到低温低碱对纤维进行开纤，但仍需使用化学试剂，因而总有一个组份的纤维因易水解而降低织物的总强力，其失重率仍有34.6％，同时还存在纤维损伤和污水排放的问题。

(3)酸处理法：以授权号为CN1179087C的“聚酯/聚酰胺复合纤维的裂离方法以及由此方法得到的超细纤维织物”专利为代表。该法公开了一种针对聚酯/聚酰胺分裂型纤维织物的酸处理开纤方法，具体为采用pH值为5～6.5的弱酸性溶液对织物进行处理，温度为40℃～100℃.浴比为1∶50～1∶130，处理时间为30～60分钟。该法利用聚酰胺组分和聚酯组分在酸性溶液中有不同的溶胀率，使两组份自动裂离。该法虽对织物损伤较小，但弱酸性的工艺条件不容易控制。当pH值小于5时，对纤维造成损伤，同时对设备提出更高的要求；而当pH大于6.5时，纤维的开纤效果差，处理时间长，强力损失仍较大。

从上所知，化学开纤法均会造成海岛型或分裂型纤维织物和非织造布的强力损失，环境污染严重，能量消耗大等问题。但目前海岛型超细纤维只能通过化学方法开纤制备，而对分裂型超细纤维则还可选择机械开纤方法制备。

二、机械开纤方法

该法是利用分裂型纤维两种组分界面间的结合力较小，采用机械的方法使两种组分在机械力的作用下分裂开纤。

(1)以授权号为CN1309899C的“超细纤维人工皮革及织物制造方法”专利和公开号为CN101130911A的“一种超细纤维针织擦拭布及其制造方法”专利为代表。其中，所采用的开纤方法均属机械开纤方法，具体采用如强水流冲击、高压气流冲击、研磨分纤、搓揉分纤、冲撞分纤和针刺等各种利用机械作用力达到纤维开纤。但这些方法在实际生产中应用不多，操作不方便而且不能控制纤维的开纤率，当机械作用过于激烈时仍会使织物破损。

(2)水刺法：水刺法是一种独特的、新型的非织造布加工技术。它是依靠高压水，经过喷水板，形成微细的高压水针对输网帘上运动的纤网进行垂直于纤网的连续喷射，当水针穿透纤网后，受到输网帘对高压水流的反弹，以不同的方位散射到纤网的反面。在垂直水针和各反弹水流的双重作用下，纤网中纤维发生位移、穿插、抱合、缠结，形成无数的机械结合，从而使纤网得到加固。这种工艺现已被人们用于生产超细纤维非织造布。在水刺工艺过程中，借助水针的高压水力，在水针加固纤网的同时，又能使分裂型超细纤维在线开纤剥离，开纤率达到25％～35％，但是这样低的开纤率并不能达到所有产品对开纤率的要求。对于一些开纤率要求很高的产品，还需对所形成的超细纤维水刺非织造布进行再次开纤处理。再次开纤处理一般均采用化学开纤方法，因此，仍无法避免化学开纤法所造成的材料强力损失，环境污染严重，能量消耗大等问题。

发明内容

本发明的目的是在无环境污染、无失重和低强力损失的前提下，提供一种分裂型纤维水刺非织造布的开纤方法，即采用机械开纤制得分裂型超细纤维水刺非织造布的方法，以解决现有技术存在的上述问题。本发明是采用不会对环境造成污染的两种机械开纤方法，即水刺法与双向拉伸法，共同完成分裂型纤维在非织造布中的两种不同组分纤维的开纤，最后制成含有两种不同组分的超细纤维水刺非织造布。所得的超细纤维水刺非织造布经检测：其开纤裂离后单瓣纤维的平均细度为0.05D～0.5D，属于超细纤维的范围，其平均开纤率为80％，失重率为0，平均强力损失为1.2％。本方法中由于没有使用任何化学试剂，因此非织造布的强力就不因某一种纤维组份的水解流失而降低，所制得的超细纤维非织造布具有强力高，透气、透湿、吸附能力强、三维杂乱的纤网结构和类似麂皮的外观等优良特性。因而所制得的分裂型超细纤维水刺非织造布被广泛应用于高级合成革、人造麂皮、高级擦拭布等领域。本方法操作简单，对纤维损伤小，能量消耗小，无环境污染。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种分裂型纤维水刺非织造布的开纤方法，即采用水刺法与双向拉伸法两种机械开纤方法，共同完成分裂型纤维在非织造布中的两种不同组分纤维的开纤裂离，最后制成含有两种不同组分的分裂型超细纤维水刺非织造布，具体步骤如下：

(1)先将包含两种组份的、细度为2D～3D、长度为38mm～51mm的分裂型纤维经开松、梳理、铺网的常规非织造布生产工序后，制成分裂型纤维的纤网；

(2)再将上述分裂型纤维的纤网经水刺开纤和双向拉伸开纤，在两种机械开纤方法的共同作用下，除对已有纤网加固外，还对其纤网中两种组份纤维进行开纤剥离，制得充分开纤的分裂型超细纤维水刺非织造布，在具体实施时，按水刺开纤法与双向拉伸开纤法两种开纤方法先后顺序不同，采用制得分裂型超细纤维水刺非织造布的以下三种方法中的任意一种：

(A)采用先水刺、再双向拉伸的机械开纤制得分裂型超细纤维水刺非织造布的方法；

(B)采用先初步水刺后再双向拉伸，最后再次水刺的机械开纤制得分裂型超细纤维水刺非织造布的方法；

(C)采用水刺和双向拉伸这两种开纤方法同时进行的机械开纤制得分裂型超细纤维水刺非织造布的方法；

其中，所述水刺开纤方法，是利用高速高压水射流对纤维网的正面直接冲击和输网帘或转鼓不同方向的反弹水流对纤网反面喷射的双重作用，在纤网中形成无数个随机缠结点，在水针加固纤网的同时，又能使分裂型纤维在水刺加工进行中在线开纤剥离，烘干后形成超细纤维水刺非织造布。其工艺条件：水刺道数为3～7道，水针压力为20Bar～120Bar，输网帘或转鼓速度为20m/min～80m/min，干燥温度为100～160℃。

所述双向拉伸开纤方法是利用分裂型纤维两种组分界面间的结合力远远小于原单根分裂型纤维的自身强力，当对非织造布或纤网进行双向拉伸时，每根纤维中两种组分的界面在外界纵、横两个方向拉力的共同作用下发生开纤裂离，烘干后形成超细纤维水刺非织造布。其工艺条件：纵向拉伸伸长率为15％～20％，牵伸机牵伸比为1.15～1.20，所用纵向拉伸设备为多辊牵伸机；所用横向拉伸设备为拉幅机或输网帘两侧另设有横向握持专用装置中任意一种，其中，拉幅机横向拉伸伸长率为6％～12％，拉幅机速度为5～15m/min，输网帘两侧另设有横向握持专用装置对纤网的横向握持张力为5～20N。

当水刺非织造布的纵向拉伸伸长率小于15％、横向拉伸伸长率小于6％或对纤网的横向握持张力小于5N时，其开纤效果较差；当水刺非织造布的纵向拉伸伸长率大于20％、横向拉伸伸长率大于12％或对纤网的横向握持张力大于20N时，水刺非织造布中部分纤维被拉断，对水刺非织造布造成损伤。

(3)将所制得的分裂型超细纤维水刺非织造布进行检测，经检测：其开纤后单瓣纤维细度为0.05D～0.5D，其平均开纤率为80％，失重率为0，平均强力损失为1.2％。

所述包含两种组份的、细度为2D～3D、长度为38mm～51mm的分裂型纤维具体为：聚酯/聚酰胺、聚丙烯/聚酰胺、聚酯/聚丙烯、聚乙烯/聚酰胺、聚苯乙烯/聚酯、聚苯乙烯/聚酰胺或聚苯乙烯/聚烯烃所组合中的任意一种。

所述分裂型纤维的横截面具体为：十字型、星型、米字型、齿轮型或桔瓣型中任意一种。

所述步骤(2)(A)中采用先水刺、再双向拉伸的机械开纤制得分裂型超细纤维水刺非织造布的方法，具体为分裂型纤维经开松、梳理及铺网工序后制成的分裂型纤维纤网，先经水刺工序使纤网固结，同时使纤网中的纤维首次开纤，烘干后制成具有开纤率为25％～35％的水刺非织造布，再对该水刺非织造布进行纵、横双向拉伸，得到开纤率为70％～80％的分裂型超细纤维水刺非织造布，其水刺工艺：水刺道数为3～7道，水针压力为20Bar～120Bar，输网帘或转鼓速度为20m/min～80m/min，干燥温度为100～160℃；其双向拉伸工艺：纵向拉伸伸长率为15％～20％，牵伸机牵伸比为1.15～1.20，所用纵向拉伸设备为多辊牵伸机；横向拉伸伸长率为6％～12％，拉幅机速度为5～15m/min，所用横向拉伸设备为拉幅机。

所述步骤(2)(B)中采用先初步水刺后再双向拉伸，最后再次水刺的机械开纤制得分裂型超细纤维水刺非织造布的方法，具体为分裂型纤维经开松、梳理及铺网工序后制成的分裂型纤维纤网，先经2～5道初步水刺工序后使其纤网固结，同时使其纤网中的纤维首次开纤，烘干后制成具有开纤率为25％～35％的水刺非织造布，再将上述初步水刺非织造布进行纵、横双向拉伸，拉伸后进行1～2道的再次水刺，烘干后得到开纤率为75％～85％的分裂型超细纤维水刺非织造布，其水刺工艺：水刺道数为3～7道，水针压力为20Bar～120Bar，输网帘或转鼓速度为20m/min～80m/min，干燥温度为100～160℃；其双向拉伸工艺：纵向拉伸伸长率为15％～20％，牵伸机牵伸比为1.15～1.20，所用纵向拉伸设备为多辊牵伸机；横向拉伸伸长率为6％～12％，拉幅机速度为5～15m/min，所用横向拉伸设备为拉幅机。

所述步骤(2)(C)中采用水刺和双向拉伸这两种开纤方法同时进行的机械开纤制得分裂型超细纤维水刺非织造布的方法，具体为分裂型纤维经开松、梳理及铺网工序后制成的分裂型纤维纤网，该纤网先经2道初步水刺后，在通过第3～4道水刺时，同时又受到输网帘两侧另设有横向握持专用装置的握持和横向拉伸，使纤网受到水刺和横向拉伸的双重开纤作用，然后在通过第5～7道水刺时，同时又受到牵伸机的纵向拉伸，使纤网受到水刺和纵向拉伸的双重开纤作用，烘干后得到开纤率为85％～90％的分裂型超细纤维水刺非织造布，具体工艺：水刺道数为5～7道，水针压力为20Bar～120Bar，输网帘速度为20m/min～80m/min，干燥温度为100～160℃，输网帘两侧另设有横向握持专用装置对纤网的横向握持张力为5～20N，牵伸机牵伸比为1.10～1.15。

本发明与现有技术对比，有如下特点：

1、不使用化学药剂，不排放污水，对环境无污染；

2、不需高温加工，能量消耗少；

3、不存在化学试剂对纤维的腐蚀，纤维损伤小，所制得的超细纤维非织造布开纤后失重率为0；

4、本发明工艺简单，分裂型纤维纤网受到水刺和双向拉伸的双重开纤和缠结加固作用，所制得的分裂型超细纤维水刺非织造布，经检测其平均开纤率为80％，开纤后单瓣纤维细度为0.05D～0.5D，平均强力损失为1.2％。并具有强力高，透气、透湿、吸附能力强、三维杂乱的纤网结构和类似麂皮的外观等优良特性，可广泛应用于高级合成革、人造麂皮、高级擦拭布等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的阐述，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价属于本申请所付权利要求书所限定的范围。

实施例1：

将米字型聚酯/聚酰胺分裂型纤维(细度为2D，长度为51mm)经开松、梳理及铺网工序后制成面密度为55g/m²分裂型纤维纤网，经水刺工序使纤网固结，同时使纤网中的纤维首次开纤，烘干后制成开纤率为30％的水刺非织造布，再对该水刺非织造布进行纵横双向拉伸，得到聚酯/聚酰胺分裂型超细纤维水刺非织造布。其水刺工艺：水刺道数7道，水针压力依次为20Bar、40Bar、60Bar、80Bar、90Bar、100Bar、120Bar，转鼓速度为60m/min，干燥温度为150℃；其双向拉伸工艺：纵向拉伸伸长率为15％，牵伸机牵伸比为1.15，所用纵向拉伸设备为多辊牵伸机；横向拉伸伸长率为6％，拉幅机速度为5m/min，所用横向拉伸设备为拉幅机。所制得的聚酯/聚酰胺分裂型超细纤维水刺非织造布经检测：其开纤率为71％，失重率为0，强力损失为0.3％。

实施例2

将星型聚丙烯/聚酰胺分裂型纤维(细度为2D，长度为51mm)经开松、梳理及铺网工序后制成面密度为55g/m²分裂型纤维纤网，经水刺工序使纤网固结，同时使纤网中的纤维首次开纤，烘干后制成开纤率为30％的水刺非织造布，再对该水刺非织造布进行纵横双向拉伸，制得聚丙烯/聚酰胺分裂型超细纤维水刺非织造布。其水刺工艺：水刺道数7道，水针压力依次为20Bar、40Bar、60Bar、80Bar、90Bar、100Bar、120Bar，输网帘速度为60m/min，干燥温度为130℃；其双向拉伸工艺：纵向拉伸伸长率为20％，牵伸机牵伸比为1.20，所用纵向拉伸设备为多辊牵伸机；横向拉伸伸长率为12％，拉幅机速度为15m/min，所用横向拉伸设备为拉幅机。所制得的聚丙烯/聚酰胺分裂型超细纤维水刺非织造布经检测：其开纤率为75％，失重率为0，强力损失为1.3％。

实施例3

将桔瓣型聚酯/聚丙烯分裂型纤维(细度为2D，长度为51mm)经开松、梳理及铺网工序后制成面密度为50g/m²分裂型纤维纤网，经3道初步水刺工序后使纤网固结，同时使纤网中的纤维首次开纤，烘干后制成开纤率为25％的水刺非织造布，再将上述水刺非织造布进行双向拉伸，拉伸后进行2道再次水刺，烘干后制得聚酯/聚丙烯分裂型超细纤维水刺非织造布。其水刺工艺：水刺总道数5道，水针压力依次为25Bar，40Bar，60Bar，80Bar，100Bar，转鼓速度为60m/min，干燥温度为130℃；其双向拉伸工艺：纵向拉伸伸长率为15％，牵伸机牵伸比为1.15，所用纵向拉伸设备为多辊牵伸机；横向拉伸伸长率为6％，拉幅机速度为10m/min，所用横向拉伸设备为拉幅机。所制得的聚酯/聚丙烯分裂型超细纤维水刺非织造布经测试：其开纤率为78.5％，失重率为0，强力损失为1.2％。

实施例4

将十字型聚酰胺/聚乙烯分裂型纤维(细度为2D，长度为51mm)经开松、梳理及铺网工序后制成面密度为50g/m²分裂型纤维纤网，经4道初步水刺工序后使纤网固结，同时使纤网中的纤维首次开纤，烘干后制成开纤率为28％的水刺非织造布，再将上述水刺非织造布进行双向拉伸，拉伸后进行2道再次水刺，烘干后制得聚酰胺/聚乙烯分裂型超细纤维水刺非织造布。其水刺工艺：水刺总道数6道，水针压力依次为35Bar，50Bar，65Bar，80Bar、100Bar、120Bar，输网帘速度为35m/min，干燥温度为100℃；其双向拉伸工艺：纵向拉伸伸长率为20％，牵伸机牵伸比为1.20，所用纵向拉伸设备为多辊牵伸机；横向拉伸伸长率为12％，拉幅机速度为12m/min，所用横向拉伸设备为拉幅机。所制得的聚酰胺/聚乙烯分裂型超细纤维水刺非织造布经测试：其开纤率为82.7％，失重率为0，强力损失为1.6％。

实施例5：

将米字型聚酰胺/聚酯分裂型纤维(细度为2D，长度为51mm)经开松、梳理及铺网工序后制成面密度为50g/m²分裂型纤维纤网，该纤网经2道初步水刺后，在通过第3～4道水刺时，同时又受到输网帘两侧另设有横向握持专用装置的握持和横向拉伸，使纤网受到水刺和横向拉伸的双重开纤作用，然后在通过第5～6道水刺时，同时又受到牵伸机的纵向拉伸，使纤网受到水刺和纵向拉伸的双重开纤作用，烘干后制得聚酰胺/聚酯超细纤维水刺非织造布。具体工艺：水刺总道数6道，水针压力依次为25Bar，35Bar，50Bar，65Bar，80Bar、100Bar，输网帘速度为60m/min，干燥温度为150℃，输网帘两侧另设有横向握持专用装置对纤网的横向握持张力为10N，牵伸机牵伸比为1.10。所制得的聚酰胺/聚酯超细纤维水刺非织造布经测试：其开纤率为85.7％，失重率为0，强力损失为1.5％。

实施例6

将米字型聚酰胺/聚酯分裂型纤维(细度为2D，长度为51mm)经开松、梳理及铺网工序后制成面密度为50g/m²分裂型纤维纤网，该纤网经2道初步水刺后，在通过第3～4道水刺时，同时又受到输网帘两侧另加的握持专用装置的握持和横向拉伸，使纤网受到水刺和横向拉伸的双重开纤作用，然后在通过第5～6道水刺时，同时又受到牵伸机的纵向拉伸，使纤网受到水刺和纵向拉伸的双重开纤作用，烘干后制得聚酰胺/聚酯超细纤维水刺非织造布。具体工艺：水刺总道数6道，水针压力依次为30Bar，45Bar，60Bar，75Bar，90Bar、120Bar，输网帘速度为55m/min，干燥温度为150℃，输网帘两侧另设有横向握持专用装置对纤网的横向握持张力为10N，牵伸机牵伸比为1.10。所制得的聚酰胺/聚酯超细纤维水刺非织造布经测试：其开纤率为88.2％，失重率为0，强力损失为1.4％。