专利名称：超细纤维暨人工皮革的制造方法
技术领域：
本发明是关于一种兼具染色性佳及高级绒毛感的人工皮革的制造方法。
背景技术：
一般人工皮革的制造，是利用聚合物原料所纺成的纤维制造成不织布基材，再以数个加工步骤将该不织布基材制造成人工皮革。应注意的是，为使人工皮革近似于真正的动物皮革，制造不织布基材的纤维较佳为超细纤维。
目前，制造前述超细纤维的方法大致分两类一类是混合纺丝法，另一类是复合纺丝法。一般用混合纺丝法所得到的纤维，其纤维中岛的细度大多在0.01-0.0001丹尼之间，而无法获得纤维细度在0.01丹尼以上的纤维，由于岛的细度小，因此难以顺利染上颜色，且造成岛与岛间的海成分的溶除也十分困难；而用复合纺丝法所得到的纤维，其纤维中岛的细度大多在0.05-0.5丹尼之间，而无法获得纤维细度在0.05丹尼以下的纤维，由于岛的细度大，虽然可以顺利染上颜色，但由于岛的细度太大，所以表面形成的毛羽无丝光感觉。
下面针对现有技术中制造上述超细纤维的方法分析如下日本专利特公昭63-243314号揭示一种纤维制造方法，借由控制聚合物剪切速率，使得纤维中的截面积较大的岛(以下简称大岛)均匀集中在纤维中央部分，截面积较小的岛(以下简称小岛)则均匀集中在纤维外侧部分，使得该纤维的强度提升，但是依此方法制造的纤维的大岛细度低于0.02丹尼，因此仍然不易染色；另外，小岛密度太高，也使得海成分的溶除非常困难。
专利第78101985号申请案中揭示一种利用复合纺丝法制造超细纤维的方法，根据该方法所制成的超细纤维的实际岛的细度在0.3-0.05丹尼，但是受限于纺口分配板流径，因此只能得到粗细一一致的岛部分，而无法制成兼有大岛与小岛的纤维，因此利用这种超细纤维制造的人工皮革的手感及表面毛羽皆与真皮相差很多。
专利第83109961号申请案中揭示另一种利用复合纺丝法制造超细纤维的方法，其特征是将与海成份溶除性相异的聚合物加入海成份形成岛，将制得纤维的海成份溶除后，可制成同时具有大岛与小岛的纤维，然而这种方法需使用复合纺丝法，因此制造过程十分繁琐及复杂，且所制得纤维的小岛尺寸很小不易染色，因此制造出的皮革表面毛羽仍会出现末染色完全的白毛。
专利第89121271号申请案中揭示一种利用混合纺丝法制造超细纤维的方法，其所得到的纤维细度为0.0003-0.003丹尼，由于纤维岛尺寸太小，造成染色困难、色牢度及皮革强度不佳。
因此，以过去公知的技术而言，用混合纺丝法无法同时获得约0.01至约0.05丹尼及约0.05至约0.5丹尼两种范围的超细纤维。
发明内容
本发明的目的是提供一种人工皮革的制造方法，其中所使用的纤维是利用混合纺丝法制造使得其该纤维细度同时存在0.01丹尼至0.05丹尼及0.05至0.5丹尼两种范围，借此使得该人工皮革易于染色，并具有3.5级以上的染色湿磨擦坚牢度且表面毛羽具有很好的丝光感。
根据本发明的人工皮革制造方法，其主要步骤如下首先，将岛成分聚合物以及溶除性异于该岛成分聚合物的海成分聚合物在预先设定的温度(例如150℃至285℃之间)下进行混合纺丝，所得到的纤维细度较佳地在2至10丹尼之间；其次，将前述步骤所得到的纤维，以针轧或水轧纠络等方式制造成不织布基材；然后，将该不织布基材含浸于高分子聚合物中，溶除该不织布基材的海成分聚合物，即可获得人工皮革半成品；
最后研磨该人工皮革半成品的表面以得到具有动物皮(如麂皮)质感的人工皮革。
本发明的特征在于根据特定的参数选择适当的海成份聚合物与岛成分聚合物，以及控制两者混合比例，使得利用混合纺丝法得到的纤维，其岛的细度范围是控制在0.01丹尼至0.05丹尼及0.05至0.5丹尼两种范围，借此在将海成份聚合物溶除后，所制得人工皮革的纤维细度是在0.01丹尼至0.5丹尼之间。详细言之，前述特定参数是包含a)该海成份聚合物融熔流动指数(MI)与该岛成份聚合物相对粘度(RV)的比值(D)为20至55；b)该岛成份聚合物的相对粘度RV为2.7至3.5。
此外，适当的混合比例为该海成分聚合物的重量百分比为该海成分聚合物以及岛成分聚合物总重量的30％至70％。
其中，适用于本发明岛成分聚合物的材料，可以选择尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、4，4′-二氨基-二环己基甲烷6(PACM6)、聚醯胺弹性体、尼龙6/尼龙66的共聚合物、尼龙6/尼龙11的共聚合物或尼龙6/尼龙12的共聚合物等聚醯胺类聚合物。
适用于本发明海成分聚合物的材料，可以选择可溶于有机溶剂的聚烯烃类聚合物(例如聚苯乙烯以及聚乙烯)，可溶于碱液的含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯及其衍生物(并可添加至少一成份，例如间苯二甲酸、脂肪族二羧酸、芳香族二羧酸、脂肪族二元醇、芳香族二元醇、羧基酸或其衍生物)，以及可溶于水的聚乙烯醇或含有间苯二甲酸(IPA)、对苯二甲酸(TPA)、丙烯酸(AA)、磺酸钠盐(SIP)以及聚乙二醇(PEG)等成份的水溶性聚酯共聚合物。
另外，还可于岛成分聚合物或海成分聚合物中添加滑剂(例如硬酯酸钙)以调整岛成分聚合物的相对粘度或是海成分聚合物的融熔流动指数。
本发明借由上述步骤简单的混合纺丝，便能得到0.01丹尼至0.05丹尼及0.05至0.5丹尼两种范围的超细纤维，因此利用该纤维制造人工皮革，并且在溶除纤维中的海之后，所得到的人工皮革不但易于染色，所测得的染色湿磨擦坚牢度可达3.5级以上，且具有逼近真皮表面毛羽的丝光感。
另外，制造该不织布时，可将重量10g/m2至150g/m2的织物(例如尼龙纤维、聚酯纤维或聚烯烃纤维所制成的织物)加入该基材，或是直接将细度为1-6丹尼的尼龙纤维、聚酯纤维或聚烯烃纤加入该基材，以增强皮革强度。
为了让本发明的上述和其它目的、特征、及优点能更明显，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附图标，作详细说明如下图1是本发明一具体实施例的混合纺丝步骤中制造而得的纤维剖视图；图2是本发明另一具体实施例的混合纺丝步骤中制造而得的纤维实际剖视图。
图号说明100、纤维 102、大岛104、小岛 106、海具体实施方式
本发明提供一种人工皮革制造方法，先利用混合纺丝法制造超细纤维，再将超细纤维制造成人工皮革，然后使得人工皮革的纤维细度存在约0.01丹尼至约0.05丹尼及约0.05至约0.5丹尼两种范围，借此使得该人工皮革易于染色且表面毛羽具有很好的丝光感。
本发明是根据特定的参数选择适当的海成份聚合物与岛成分聚合物，并控制两者混合比例，使得利用混合纺丝法得到的纤维其岛的细度范围控制在约0.01丹尼至约0.05丹尼及约0.05至约0.5丹尼两种范围，借此在将海成份聚合物溶除后，所制得人工皮革的纤维细度是在约0.01丹尼至约0.5丹尼之间。
前述特定参数包含a)该海成份聚合物融熔流动指数(MI)与该岛成份聚合物相对粘度(RV)的比值(D)为约20至约55，以及b)该岛成份聚合物的相对粘度(RV)为约2.7至约3.5。本发明所谓的融熔流动指数(MI)是指在230℃下，使用ASTM-D1238测试法所得到的聚合物流动值；而相对粘度(RV)则是指在25℃下使用96％硫酸法所得到的黏度值。
以下将详细说明本发明的超细纤维以及人工皮革的制造方法，其包含下列步骤首先、根据前述特定参数选择两种溶除性相异的海成份聚合物与岛成份聚合物在一预先设定的温度下进行混合纺丝，以得到超细纤维。详细言之，其是将符合比值D及RV范围的岛海聚合物以海成分聚合物以约30∶70至约70∶30的重量比混合(即岛成分聚合物的重量百分比为该海成分聚合物以及岛成分聚合物总重量的约30％至约70％)，经押出机予以融熔，该熔体较佳是经过有装置静态混合器的管路，然后以约150℃至约285℃的纺丝温度由喷丝板挤出，经过卷取即可得到约4至约15丹尼的纤维未延伸丝。接着，将未延伸丝以约2至5倍的倍率延伸，经皱折、切棉等过程即可获得约2至约10丹尼的超细纤维，纤维中的岛细度范围为约0.01丹尼至约0.05丹尼及约0.05至约0.5丹尼，此时得到的纤维其岛数约为50至约300个。如图1所示为根据本发明一实施例所得的纤维截面示意图，该纤维100中截面积较大的岛(以下简称大岛102)的尺寸控制在0.05≤岛周围长度/纤维周围长度≤0.15，截面积较小的岛(以下简称小岛104)的尺寸控制在0.01≤岛周围长度/纤维周围长度≤0.05。岛102、104的周围则被由海成分聚合物形成的海106包围。
值得注意的是，岛成分聚合物的相对粘度以及海成分聚合物的融熔流动指数可以借由添加滑剂，例如硬酯酸钙，加以调整，而且可添加色料，例如碳黑，于岛成分聚合物中，以增加纤维的黑度。
其中，岛成分聚合物可以是一种聚醯胺类聚合物，例如尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、4，4′-二氨基-二环己基甲烷6(PACM6)、聚醯胺弹性体、尼龙6/尼龙66的共聚合物、尼龙6/尼龙11的共聚合物或尼龙6/尼龙12的共聚合物。
海成分聚合物则可以从以下三类聚合物中选择出来第一类为溶于有机溶剂的聚合物，例如聚苯乙烯或聚乙烯等聚烯烃类聚合物；第二类为可溶于碱液的聚合物，例如含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯及其衍生物，其较佳添加有至少一成份，例如间苯二甲酸、脂肪族二羧酸、芳香族二羧酸、脂肪族二元醇、芳香族二元醇、羧基酸或是其衍生物；第三类为可溶于水的聚合物，例如聚乙烯醇或含有间苯二甲酸(IPA)、对苯二甲酸(TPA)、丙烯酸(AA)、磺酸钠盐(SIP)以及聚乙二醇(PEG)等成份的水溶性聚酯共聚合物等。
然后，将利用前述方法所得的纤维制成人工皮革。首先，将纤维经开棉、梳棉、叠棉、针轧(或水轧)等步骤制造成不织布基材，再将该不织布基材含浸于一高分于聚合物(例如溶剂溶解型聚胺酯树脂或水溶解型聚胺酯树脂)中，然后溶除该不织布基材的海成分聚合物，便得到人工皮革的半成品。
最后、将半成品施以表面研磨及染色即可得到一具有动物皮(如麂皮)质感的人工皮革。
本发明借由上述步骤简单的混合纺丝便能得到具有细度约0.01丹尼至约0.05丹尼及约0.05至约0.5丹尼两种范围的纤维，因此所得到的人工皮革十分易于染色。依AATCC-8测试标准，本发明的人工皮革其染色湿磨擦坚牢度可达3.5级以上，其中，等级越高的，染色湿磨擦坚牢度越佳。另外，根据本发明能得到大小不一致的纤维，因此利用该纤维制造的人工皮革可具有逼近真皮的质感。
另外，为了解决一般具有麂皮质感的人工皮革强度较差的问题，可于不织布基材的制造步骤中，加入重量约10g/m2至约150g/m2，的织物纤维，例如尼龙纤维、聚酯纤维或聚烯烃纤维，与该前述的纤维混合制造成不织布基材，或是直接将细度约1-6丹尼的尼龙纤维、聚酯纤维或聚烯烃纤加入该基材，以增加皮革强度。
下述的实施例是用以更详细的说明本发明，而并非用以限定本发明。
实施例1首先，将RV＝3.0的尼龙6与MI＝60的低密度聚乙烯(比值D为20，符合20≤D≤55及2.7≤RV≤3.5条件)以50∶50的重量比混合，经押出机融熔，以275℃的纺丝温度经孔径的L/D＝3的喷丝板纺丝，以及以0.3g/min的单孔吐量、270m/min的卷取速度制得单根纤维细度为10丹尼、强度为1.5g/den、伸度为300％的纤维未延伸丝。
其次，将未延伸丝以2.5倍的倍率延伸，经皱折、切棉即可获得单根纤维细度为4丹尼、强度为30g/den、伸度为50％的纤维棉。此时，以光学显微镜观察所得的纤维断面得到如图2的影像。由图2可知，该纤维中约有220岛，其中大岛数目约30岛，其余小岛为190岛；大岛的岛周围长度/纤维周围长度的比值在0.12-0.13之间，细度约0.05-0.065丹尼；小岛的岛周围长度/纤维周围长度的比值在0.08-0.09之间，细度约0.025-0.03丹尼。
最后，将超细纤维棉经开棉、梳棉、叠棉、针轧做成重量450g/m2的不织布基材，以溶剂溶解型聚胺酯树脂含浸该不织布基材，再经凝固、水洗、以四氯乙烯将聚乙烯溶除、干燥即可得到人工皮革半成品。此时，以电子显微镜观察皮革断面的纤维分纤状况，其纤维均已分纤为细小的微纤，最终将皮革施以表面研磨及以酸性染料染色即可得到厚度1.0mm染色湿磨擦坚牢度4级的具有麂皮质感的人工皮革。
实施例2首先，将RV＝2.7的尼龙6与MI＝70的含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯以50∶50的重量比混合(其中MI＝70聚酯是以本性黏度＝0.63的含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯掺合10％的硬酯酸钙粉末所调配而成)，此时比值D为25.9，符合20≤D≤55及2.7≤RV≤3.5条件。再以285℃的纺丝温度经孔径的L/D＝3的喷丝板纺丝，以及以0.28g/min单孔吐量、250m/min的卷取速度制得单根纤维细度为10丹尼、强度为1.35g/den、伸度为280％的纤维未延伸丝。
其次，将未延伸丝以2.5倍的倍率延伸，经皱折、切棉即可获得单根纤维细度为4丹尼，强度为2.5g/den，伸度为30％的超细纤维棉，将纤维断面放置光学显微镜观察得知岛数约250岛，其中大岛A数目约70岛，其余小岛B为180岛，大岛的岛周围长度/纤维周围长度为0.1-0.12，细度约0.04-0.05丹尼，小岛的岛周围长度/纤维周围长度为0.06-0.07，细度约0.015-0.02丹尼。
最后，将前述的纤维棉经开棉、梳棉、叠棉、针轧做成重量500g/m2的不织布基材，以溶剂溶解型聚胺酯树脂含浸不织布基材经凝固、水洗、以NaOH溶液将海成份(含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯)溶除、干燥即可完成人工皮革半成品。此时，以电子显微镜观察皮革断面的纤维分纤状况，其纤维均已分纤为细小的微纤。最终将皮革半成品施以表面研磨及以酸性染料染色即可得到厚度1.2mm染色湿磨擦坚牢度为3.5级的具有麂皮质感的人工皮革。
比较例将不同RV值的尼龙6与不同MI值的聚乙烯以不同的重量比混合，而制造出的不同纤维，其比较如表一所示表一 其中，项目1是将RV＝2.4的尼龙6与MI＝50的聚乙烯以50∶50的重量比混合制造而成，此项目的岛成份RV值低于2.7，造成岛数极多(约1000岛)，虽然可获得较高的纤维强度但染色湿磨擦坚牢度却只有1级。
项目2是将RV＝3.0的尼龙6与MI＝70的聚乙烯以25∶75的重量比混合制造而成，此项目的海岛重量混合比在控制范围之外造成尼龙6形成海成分。
项目3是将RV＝2.7的尼龙6与MI＝60的聚乙烯以50∶50的重量比混合制造而成，此项目的条件均在本发明范围之内，因此所获得的岛数适中且强度、纺丝性及染色湿磨擦坚牢度皆佳。
虽然本发明已参照发明较佳实施例的细节而揭示于本发明申请书中，可以理解的是该揭示是以例示而非限定的方式，任何熟习此技艺的人，在不脱离本发明的精神和范围内，所作的修改是被预示。因此本发明的保护范围当视权利要求书中所界定的范围为准。
权利要求
1.一种人工皮革的制造方法，其特征在于，该方法包含下列步骤将岛成分聚合物以及溶除性异于该岛成分聚合物的海成分聚合物在预先设定的温度下进行混合纺丝以得到纤维，其中，该海成分聚合物融熔流动指数(MI)与该岛成分聚合物相对粘度(RV)的比值(D)为20至55，该岛成分聚合物的相对粘度(RV)为2.7至3.5，该海成分聚合物的重量百分比为该海成分聚合物及岛成分聚合物总重量的30％至70％；将该纤维制造成不织布基材；将该不织布基材含浸于高分于聚合物中形成人工皮革半成品；溶除该人工皮革半成品的海成分聚合物；以及研磨该人工皮革半成品的表面得到人工皮革。
2.如权利要求1所述的一种人工皮革的制造方法，其中，在混合纺丝的步骤中是将该纤维制造成细度在2至10丹尼之间。
3.如权利要求2所述的一种人工皮革的制造方法，其中，在混合纺丝的步骤于该纤维中形成细度0.01丹尼至0.05丹尼及约0.05至约0.5丹尼两种范围的岛，其中细度0.01丹尼至0.05丹尼的岛是为岛周围长度/纤维周围长度的比例在0.01至0.05之间的小岛以及细度0.05丹尼至0.5丹尼的岛是为岛周围长度/纤维周围长度的比例在0.05至0.15之间的大岛。
4.如权利要求1所述的一种人工皮革的制造方法，其中，在混合纺丝的步骤中该纤维中的岛数为50至300个。
5.如权利要求1所述的一种人工皮革的制造方法，其中，该岛成分聚合物为聚醯胺类聚合物。
6.如权利要求5所述的一种人工皮革的制造方法，其中，该聚醯胺类聚合物是由尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、4，4′-二氨基-二环己基甲烷6(PACM6)、聚醯胺弹性体、尼龙6/尼龙66共聚合物、尼龙6/尼龙11共聚合物以及尼龙6/尼龙12共聚合物所组成的群组中选出。
7.如权利要求1所述的一种人工皮革的制造方法，其中，该海成分聚合物为由聚烯烃类聚合物、含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇以及含有间苯二甲酸(IPA)、对苯二甲酸(TPA)丙烯酸(AA)、磺酸钠盐(SIP)以及聚乙二醇(PEG)的水溶性聚酯共聚合物所组成的群组中选出。
8.如权利要求7所述的一种人工皮革的制造方法，其中，所述的聚烯烃类聚合物是由聚苯乙烯以及聚乙烯所组成的群组中选出。
9.如权利要求7所述的一种人工皮革的制造方法，其中，所述的含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯另添加有一成分，该成分由间苯二甲酸、脂肪族二羧酸、芳香族二羧酸、脂肪族二元醇、芳香族二元醇、羧基酸及其衍生物所组成的群组中选出。
10.如权利要求1所述的一种人工皮革的制造方法，其中，该方法另包含一步骤将重量为10g/m2至150g/m2的织物加入该不织布基材中。
11.如权利要求10所述的一种人工皮革的制造方法，其中，该织物是利用尼龙纤维、聚酯纤维或聚烯烃纤维形成。
12.如权利要求1所述的一种人工皮革的制造方法，其中，该方法另包含一步骤将细度为1丹尼至6丹尼的尼龙纤维、聚酯纤维或聚烯烃纤维加入该不织布基材中。
13.如权利要求1所述的一种人工皮革的制造方法，其中，该预先设定的温度为150℃至285℃。
14.如权利要求1所述的一种人工皮革的制造方法，其中，该不织布基材制造步骤包含将该纤维利用针轧纠络或水轧纠络的方式制成该不织布基材的步骤。
15.一种超细纤维的制造方法，其特征在于该方法包含下列步骤将岛成分聚合物及溶除性异于该岛成分聚合物的海成分聚合物在预先设定的温度下进行混合纺丝以得到纤维，其中，该海成分聚合物融熔流动指数(MI)与该岛成分聚合物相对粘度(RV)的比值(D)为20至55，该岛成分聚合物的相对粘度(RV)为2.7至3.5，该海成分聚合物的重量百分比为该海成分聚合物及岛成分聚合物总重量的30％至70％。
16.如权利要求15所述的一种超细纤维的制造方法，其中，在混合纺丝的步骤中是将该纤维制造成细度在2至10丹尼之间。
17.如权利要求16所述的一种超细纤维的制造方法，其中，在混合纺丝的步骤于该纤维中形成细度0.01丹尼至0.05丹尼及约0.05至约0.5丹尼两种范围的岛，其中细度0.01丹尼至0.05丹尼的岛是为岛周围长度/纤维周围长度的比例在0.01至0.05之间的小岛以及细度0.05丹尼至0.5丹尼的岛是为岛周围长度/纤维周围长度的比例在0.05至0.15之间的大岛。
18.如权利要求15所述的一种超细纤维的制造方法，其中，在混合纺丝的步骤中该纤维中的岛数为50至300个。
19.如权利要求15所述的一种超细纤维的制造方法，其中，该岛成分聚合物为聚醯胺类聚合物。
20.如权利要求19所述的一种超细纤维的制造方法，其中，该聚醯胺类聚合物是由尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、4，4′-二氨基-二环己基甲烷6(PACM6)、聚醯胺弹性体、尼龙6/尼龙66共聚合物、尼龙6/尼龙11共聚合物以及尼龙6/尼龙12共聚合物所组成的群组中选出。
21.如权利要求15所述的一种超细纤维的制造方法，其中，该海成分聚合物为由聚烯烃类聚合物、含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇以及含有间苯二甲酸(IPA)、对苯二甲酸(TPA)丙烯酸(AA)、磺酸钠盐(SIP)以及聚乙二醇(PEG)的水溶性聚酯共聚合物所组成的群组中选出。
22.如权利要求21所述的一种超细纤维的制造方法，其中，所述的聚烯烃类聚合物是由聚苯乙烯以及聚乙烯所组成的群组中选出。
23.如权利要求21所述的一种超细纤维的制造方法，其中，所述的含磺酸钠盐的聚对苯二甲酸乙二酯另添加有一成分，该成分包含间苯二甲酸、脂肪族二羧酸、芳香族二羧酸、脂肪族二元醇、芳香族二元醇、羧基酸及其衍生物所组成的群组中选出。
24.如权利要求15所述的一种超细纤维的制造方法，其中，该预先设定的温度为150℃至285℃。
全文摘要
本发明涉及一种超细纤维暨人工皮革的制造方法，其主要步骤是将岛成分聚合物以及溶除性异于该岛成分聚合物的海成分聚合物在预先设定的温度下进行混合纺丝，得到超细纤维；再将该纤维制造成不织布基材，将不织布基材含浸于高分子聚合物中，然后溶除该不织布基材的海成分聚合物，即可获得人工皮革半成品，研磨该人工皮革半成品的表面，从而得到兼具染色性佳及高级绒毛感的人工皮革。本发明的特征在于该海成分聚合物融熔流动指数(MI)与该岛成分聚合物相对粘度(RV)的比值(D)为约20至约55，该岛成分聚合物的相对粘度(RV)为约2.7至约3.5，且该海成分聚合物的重量百分比为该海成分聚合物以及岛成分聚合物总重量的约30％至约70％。
文档编号D06N7/06GK1536165SQ0312151
公开日2004年10月13日 申请日期2003年4月3日 优先权日2003年4月3日
发明者王敬堂, 林孟经, 冯崇智, 郑国光, 林至逸 申请人:三芳化学工业股份有限公司