专利名称：基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，尤指对由基材与树脂所形成的人造皮革，其中基材的复合纤维不需经碱性溶液或溶剂进行减量分纤处理所得的近似扁平带状的超极细纤维形状，经非织物制造加工、微波加工、热压加工、树脂含浸、研磨、搓揉或撞击、表面贴合加工后可得内部及表面纹理致密性极佳的人造皮革，所得的皮革较习用的圆形断面超细纤维人造皮革在柔软度及悬垂性方面均佳，在制造中不产生废水，属于环保制品。
背景技术：
习知的超细纤维人造皮革大多使用溶剂或碱性溶液进行减量分纤处理，以中国台湾专利申请案号第76102732号「超细纤维及其加工织物的新颖制法」，其纤维的外围具有一层由聚酯所形成的膜，开纤时须先以碱液溶除外围的聚酯膜后，始可利用机械分纤加工使纤维裂开，但此种制程常会造成严重的水污染。
又，中国台湾专利申请案号第83108507号「复合纤维自然开纤法」，是利用假捻机以机械开纤，但此种作法当分割数过多时，效果并不佳。
另外，中国台湾专利申请案号第79108906号的「复合纤维及其织物的开纤处理方法」，其纤维断面虽也是聚醯胺及聚酯两种聚合物呈橘瓣形态间隔排列，但因两种聚合物的亲和性良好，须使用苯甲醇及苛性钠或酸性液体等具污染的物质溶除聚醯胺或聚酯使纤维分开，在生产时常会造成严重的水污染。
另外又，中国台湾专利申请案号第81100302号的「超细纤维开纤方法和染色浓色方法」则是使用酸性溶液溶除聚醯胺以得聚酯超细纤维，由于在制程中使用酸液，较难处理所得的废水。
日本特开平5-331758的「极细纤维的制造方法」，虽是利用两种聚合物的适当亲和性而使梳棉及针轧时不易分纤，但在机械分纤加工时由于沸水收缩率的不同使纤维容易裂开。此种作法当分割数过多时，效果并不佳。
日本特开平5-51820的「分割型复合纤维」，其开纤是将PET(聚对苯二甲酸乙二酯)改质成容易减量，再加上截面呈两成份间隔排列，因此减量速率特别高，但分纤时仍须使用苛性钠等具污染的碱性物质溶除PET，因此于生产时会造成严重的水污染。
发明内容
有鉴于上述减量分纤处理常需经碱性溶液或溶剂进行引起的问题及为获得具优越柔软度及悬垂性的人造皮革，本发明人等经精心研究，发现将结晶度40％～95％的高结晶度聚酯聚合物A与结晶度1～25％的低结晶度聚醯胺聚合物B以重量比90∶10至10∶90，利用复合纺丝法将此二种聚合物制成截面具放射形状的复合纤维，以针轧法(needlepunch)、水轧法(spunlace)或纺粘法(spunbond)将此复合纤维制成非织物，先以水浸渍此非织物再以微波放射处理去除水份，而不用碱性溶液或溶剂可使复合纤维的聚合物A及聚合物B裂离成扁平带状的开纤状态并同时使非织物收缩，对此非织物经分纤收缩后而得的基布于温度100～200℃下进行热压加工使基布密度为0.15～0.35g/cm3，随后对此基布进行树脂含浸而得人造皮革半成品的基材，再经研磨、搓揉或撞击、表面贴合加工后可得内部及表面纹理致密性极佳且基材的复合纤维具扁平带状的超极细纤维的人造皮革，以至完成本发明。
与本发明有关的基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，是将结晶度40％～95％的高结晶度聚酯聚合物A与结晶度1～25％的低结晶度聚醯胺聚合物B以重量比90∶10至10∶90，利用复合纺丝法纺丝，聚酯的押出温度为200～300℃，聚醯胺的押出温度为180～290℃，两者于喷丝板(喷丝嘴呈放射形状，使在纺丝时聚酯聚合物A及聚醯胺聚合物B以间隔的被挤押出)的纺丝温度为200～290℃，以卷取速度300～2000m/min可制得单丝细度(dpf)5～20丹尼(den)的未延伸复合纤维丝；以气流牵伸速度3500～7000m/min，可制得单丝细度(dpf)2-10丹尼的全延伸复合纤维丝。纤维截面为以A、B成份间隔排列且数目24～128个呈橘瓣状放射扇形纤维(纤维截面如图1A、B、C所示)。
复合纺丝而得的纤维及由而所形成的超细纤维与此等的各种制造方法是公知的。复合纺丝而得的纤维，一般是由挤押出至少两种兼容性纤维聚合物予以合成一体而予制造。
上述未延伸复合纤维丝经延伸、皱折及上油后切棉可得单丝纤维为2～10丹尼复合纤维短纤棉(staple fiber)。
将短纤维棉经开棉、梳棉、叠棉以针轧或水轧方式制成基重为100～700g/m2的非织物。
上述以纺粘法制造的复合全延伸丝可直接铺叠为100～700g/m2重量，后再以针轧机或水轧机使纤维相互纠络形成非织物。
水轧处理通常以水柱冲击纤维使相互纠络，同时复合纤维受水压冲击使聚酯及聚醯胺两成份予以分离，而得超细纤维。再对非织物表面以细水柱形成乱流并修整表面，可得单位面积重量100～700g/m2的非织物。
先将非织物经水溶液处理，使水重为布重的0.5～50％，，再以蒸发速率每分钟10瓦特～500瓦特蒸发1克的水进行微波放射，此时非织物会因为(1)复合纤维中两成份聚合物A、B的结晶度由于相差甚大，而使微波照射时所产生的高温，导致两成份聚合物A、B因热收缩差异大，而使两成份发生裂离；(2)再者由于低结晶度聚醯胺B的含水量较大，遇微波照射，此时内部的水份瞬间膨胀为气态而由两成份聚合物A、B的交界处喷出，可利用此喷射力量而在不需经碱性溶液或溶剂进行减量分纤处理，即可使两成份聚合物更易裂离。
且因低结晶度聚醯胺的影响而使非织物收缩，非织物的面积收缩率可达5～35％，而得超细纤维化的基布。基于以上两种特性，即使复合纤维中两成份聚合物A及聚合物B以喷丝嘴呈放射形状，使在纺丝时聚酯聚合物A及聚醯胺聚合物B以间隔的被挤押出成数目24～128个呈橘瓣状放射扇形的复合纤维，经此微波照射处理可轻易开纤(复合纤维中的聚合物A及聚合物B裂离形成开纤状态，如图2A、B、C所示)。喷丝嘴呈24～128个呈橘瓣状放射扇形排列是较宜制作由本发明方法而得的人造皮革中基材的复合纤维具扁平带状的超极细纤维。排列数目在24个以下时，所得的复合纤维非为具扁平带状的超极细纤维。而排列数目超过128个时，因单以微波照射处理并不易开纤，也不宜。
可于前述微波放射加工处理的前后增设60～100℃的热水收缩处理，使分纤后的纤维外观呈现扁平带状如图3所示，可使人造皮革半成品的基材的手感更为致密。经分纤后的纤维长度a可为5～70mm，于截面的径向尺寸b可为2～25μm(约0.03～5den)、截面的横向尺寸c可为0.5～8μm(约0.004～0.5den)。分纤后的纤维尺寸较佳范围为长度a为38～64mm，截面的径向尺寸b为8～20μm(约0.5～3den)，截面的横向尺寸c可为1～5μm(约0.008～0.2den)。
本发明方法所用的高结晶聚酯聚合物A有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等聚酯类聚合物。
本发明方法所用的低结晶度聚醯胺聚合物B有(a)其单体之一为己二酸、壬二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、环己烷-1，4-二羧酸、1，6己二胺、三甲基-1，6己二胺、4，4′-二氨基-二环己基甲烷(PACM)、4，4′二氨基-二环己基丙烷、异佛尔酮二胺、己内醯胺、月桂内醯胺、4，4′-二甲烷二异氰酸酯或甲苯二异氰酸的聚醯胺类聚合物；(b)聚醯胺聚合物成份中含有聚醯胺6、聚醯胺66、聚醯胺11、聚醯胺610、4，4′-二氨基-二环己基甲烷6(PCAM 6)的聚醯胺类共聚合物。
前述高结晶聚酯聚合物A可添加5～50％的改质共聚合聚酯例如含SIPE(SIP(磺酸钠盐))1～10％摩尔百分比的聚对苯二甲酸乙二酯，使聚酯极性基增加，藉以调整与低结晶度聚醯胺间的相邻接口及纤维截面形状。
将经微波处理的非织物以水性PU(聚胺酯)树脂含浸、干燥或溶剂型PU树脂含浸，经凝固、水洗、干燥均可制得超极细纤维人造皮革半成品的基材。
若再含浸以水性聚胺酯(PU)树脂，则可使所得的超极细纤维人造皮革半成品的基材成一环保超极细纤维人造皮革。
对此环保超极细纤维人造皮革的表面予以研磨，可使厚度均匀，且可使表面微细毛羽更为分散及细致，后续可藉由揉纹机搓揉或摔鼓机撞击或高速气流机或液流式染色机等方式使基材内部纤维更为裂离且皮革表面纹理更为细致。
本发明所制得的超极细纤维人造皮革，于分纤制程中不需经碱性溶液或溶剂进行减量分纤处理，并无环境污染的顾虑，且可获得基材的复合纤维具扁平带状的超极细纤维，非常适用于人造皮革、擦拭布、电子研磨材或织物等方面。
图1A、B、C是与本发明有关的基材的复合纤维的超极细纤维以A、B成份间隔排列且呈橘瓣状放射扇形纤维的示意图；图2A、B、C是与本发明有关的基材的复合纤维的超极细纤维以A、B成份以喷丝嘴呈放射形状且呈橘瓣状放射扇形的复合纤维的示意图；图3是与本发明有关的基材的复合纤维的超极细纤维经分纤后的纤维的示意图；图4是与本发明有关的基材的复合纤维经切棉成纤维棉的截面的电子显微镜放大图；图5是与本发明有关的基材的复合纤维的超极细纤维截面的电子显微镜放大图；图6是与本发明有关的基材的复合纤维外观呈现扁平带状裂离成32等份，径向尺寸为12μm，横向尺寸为2.3μm的超极细纤维经加工处理成超极细纤维人造皮革的截面的电子显微镜放大图。
具体实施例方式
以下以实施例1～3制得的32分割基材的复合纤维具扁平带状的超极细纤维人造皮革详细说明本发明方法的技术特征，然而本发明并未受限于此；另以习用的37岛海岛型超细纤维人造皮革为比较例。
实施例1以PET(聚对苯二甲酸乙二酯IV(极限粘度)＝0.64，中国台湾远东纺织股份有限公司制造)/NY6(聚醯胺RV(相对粘度)＝2.4德国BASF公司制造)，以55/45的重量比例进行复合纺丝，喷丝板具32段扇形放射状排列，以295℃纺丝温度纺丝，卷取速度850m/min，可得细度8den、伸度450％、强度1.7g/den的未延伸复合纤维丝(UDY)。将此未延伸复合纤维丝以延伸倍率200％，延伸罗拉温度50℃进行延伸，经60℃干燥温度烘干，切棉后可得细度4.5den、伸度80％、强度3.3g/den、长度51mm的纤维棉，纤维棉截面如图4所示。
此纤维棉经开棉、梳棉、叠棉、针轧等步骤处理，可得幅宽约153公分，基重250g/m2，厚度1.8mm的非织物，将此非织物先浸水3分钟后以压轮挤出多余水份使水量与布重的比例为0.5∶1，再以每分钟100瓦特蒸发1克水的蒸发速率微波能量的微波处理设备进行开纤处理1分钟，使复合纤维裂离成32等份，径向尺寸为12μm，横向尺寸为2.3μm的超极细纤维如图5所示。将此非织物以150℃的热压轮热压，使非织物密度为0.25g/cm3，之后含浸水溶性树脂而得超极细纤维人造皮革半成品的基材，干燥后再以研磨机(砂纸规格240mesh)研磨基材表面、以每分钟揉纹10次的揉纹机揉纹，表面最后再予贴合水性PU树脂即可得得厚度1.5mm超极细纤维人造皮革，以电子显微观察超极细纤维人造皮革的截面开纤状况，如图6所示。
实施例2以PBT(聚对苯二甲酸丁二酯，IV＝0.94，中国台湾长春石化股份有限公司制造)/NY6(聚醯胺，RV＝2.7，德国BASF公司制造)以50/50的重量比例进行复合纺丝，喷丝板具32段扇形放射状排列，以280℃纺丝温度纺丝，卷取速度1350m/min，可得细度10den、伸度550％、强度1.5g/den的未延伸复合纤维丝(UDY)。将此未延伸复合纤维丝以延伸倍率300％，延伸罗拉温度70℃进行延伸，经70℃干燥温度烘干，切棉后可得细度4.5den、伸度80％、强度3.5g/den、长度51mm的纤维棉。
此纤维棉经开棉、梳棉、叠棉、针轧等步骤处理，可得幅宽约153公分，基重280g/m2，厚度2.2mm的非织物，将此非织物先浸水2分钟后以压轮挤出多余水份使水量与布重的比例为0.8∶1，再以每分钟50瓦特蒸发1克水的蒸发速率微波能量的微波处理设备进行开纤处理1.5分钟，使复合纤维裂离成32等份、径向尺寸为12μm、横向尺寸为2.3μm的扁平带状超极细纤维。将此非织物以140℃的热压轮热压，使非织物密度为0.27g/cm3，再将非织物含浸溶剂型PU树脂经凝固、水洗、干燥可得超纤人造皮革半成品的基材，再施以研磨机(砂纸规格150及240mesh)研磨基材表面，并以每分钟揉纹10次的揉纹机揉纹，表面最后再贴合水性PU树脂即可得厚度1.5mm超极细纤维人造皮革。
实施例3以PBT(聚对苯二甲酸丁二酯IV＝0.94，中国台湾长春石化股份有限公司制造)与CO-PET(含SIPE(SIP(磺酸钠盐))2.5％摩尔百分比的聚对苯二甲酸乙二酯，中国台湾新光合纤股份有限公司制造)先以70/30的比例予以混合再与NY6(聚醯胺RV＝2.4，德国BASF公司制造)以50/50的重量比例进行复合纺丝，喷丝板具32段扇型放射状排列，以282℃纺丝温度纺丝，卷取速度1350m/min，可得细度12den、伸度550％、强度1.5g/den的未延伸复合纤维丝(UDY)。将此未延伸复合纤维丝以延伸倍率300％，延伸罗拉温度70℃进行延伸，经70℃干燥温度烘干，切棉后可得细度4.5den、伸度80％、强度3.5g/den、长度51mm的纤维棉。此纤维棉经开棉、梳棉、叠棉、针轧等步骤处理，可得幅宽约153公分，基重230g/m2，厚度2.0mm的非织物，将此非织物先浸水3分钟后以压轮挤出多余水份使水量与布重的比例为0.5∶1，再以每分钟25瓦特蒸发1克水的蒸发速率微波能量的微波处理设备进行开纤处理1分钟，使复合纤维裂离成32等份，径向尺寸为12μm，横向尺寸为2.3μm的超极细纤维。将此非织物含浸溶剂型PU树脂经凝固、水洗、干燥可得皮革半成品的基材，再施以研磨机(砂纸规格150及240mesh)研磨基材表面，并以每分钟揉纹20次的揉纹机揉纹，表面最后再贴合水性PU树脂即可得厚度1.3mm超极细纤维人造皮革。
比较例(1)以聚酯及聚醯胺为原料的32分割超细纤维，以复合纺丝法纺丝其纤维断面为两种聚合物呈扇形放射状排列及与以聚酯及聚醯胺为原料的37岛海岛超细纤维，以复合纺丝法纺丝其纤维断面为聚醯胺聚合物为岛相，聚酯聚合物为海相。
将32分割超细纤维及37岛海岛型超细纤维所构成的人造皮革做物性上的优缺点比较。
由附表得知32分割超细纤维人造皮革其强度比37岛海岛型超细纤维人造皮革高，这是因为分割超细纤维分纤时并无重量损失，使得非织物结构无遭受破坏，强度依然保持；另一方面，在皮革柔软度比较，32分割超细纤维人造皮革其柔软度比37岛海岛型超细纤维人造皮革高，此乃因纤维扁平化所造成。
软硬度数值表示0～10度，数值越高柔软度越高。
将32分割超细纤维及37岛海岛型超细纤维所构成的人造皮革做制程上的优缺点比较。
由附表可知，32分割超细纤维无论在环保、能源及制造程序均较37岛海岛型超细纤维人造皮革较佳，其中在能源消耗部份由于分纤使用微波放射加工较传统使用烘箱在时间及能源的节省均获得很大的改善。
权利要求
1.一种基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，其特征在于，是将结晶度40％～95％的高结晶度聚酯聚合物A与结晶度1～25％的低结晶度聚醯胺聚合物B以重量比90∶10至10∶90，于喷丝板的纺丝温度为200～300℃下，利用复合纺丝法纺丝(聚酯的押出温度设为200～300℃，聚醯胺的押出温度设为180～290℃)方式，使所得的复合纤维断面呈聚酯聚合物A及聚醯胺聚合物B间隔排列的橘瓣状放射扇形，将复合纤维以针轧法、水轧法或纺粘法将此纤维制成非织物，将非织物经水溶液处理，再以微波放射步骤去除水份，使复合纤维的聚合物A及聚合物B裂离形成开纤状态，将此非织物经分纤后而得的基布于温度100～200℃进行热压加工使基布密度为0.15～0.45g/cm3，随后以树脂含浸或涂布基布而得超极细纤维人造皮革的基材。
2.根据权利要求1所述的基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，其特征在于该基材可研磨表面使表面的微细毛羽更为分散及细致，再藉由揉纹机搓揉或摔鼓机撞击或高速气流机或液流式染色机等方式使基材内部纤维更具裂离且表面纹理更细致，而得超极细纤维人造皮革。
3.根根据权利要求1所述的基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，其特征在于使该复合纤维的聚合物A及聚合物B裂离形成开纤状态时的裂离后的纤维，其为长度a 5～70mm，截面的径向尺寸b 2～25μm(约0.03～5den)，截面的横向尺寸c 0.5～8μm(约0.004～0.5den)的具扁平带状的超极细纤维。
4.根据权利要求1所述的基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，其特征在于该高结晶聚酯聚合物A是指由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)及聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)聚酯类聚合物而成的群体选出的至少一种。
5.根据权利要求1所述的基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，其特征在于该低结晶度聚醯胺聚合物B是指单体之一为由己二酸、壬二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、环己烷-1，4-二羧酸、1，6己二胺、三甲基-1，6己二胺、4，4′-二氨基-二环己基甲烷(PACM)、4，4′二氨基-二环己基丙烷、异佛尔酮二胺、己内醯胺、月桂内醯胺、4，4′-二甲烷二异氰酸酯及甲苯二异氰酸而成的聚醯胺类聚合物选出的至少一种。
6.根据权利要求1所述的基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，其特征在于该低结晶度聚醯胺聚合物B是指聚醯胺聚合物成份中含有聚醯胺6、聚醯胺66、聚醯胺11、聚醯胺610、4，4′-二氨基-二环己基甲烷6(PCAM 6)的聚醯胺类共聚合物。
7.根据权利要求1所述的基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，其特征在于该微波放射步骤是放射条件为每分钟10瓦特～500瓦特蒸发1克的水的蒸发速率。
8.根据权利要求1所述的基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，其特征在于该喷丝板内的喷丝嘴是呈放射形状，使在纺丝时聚酯聚合物A及聚醯胺聚合物B以间隔的被挤压出成数目24～128个呈橘瓣状放射扇形的复合纤维。
9.根据权利要求1所述的基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，其特征在于该高结晶聚酯聚合物A是再添加有5～50％的含SIPE(SIP(磺酸钠盐))1～10％摩尔百分比的聚对苯二甲酸乙二酯。
10.根据权利要求1所述的基材中的复合纤维具超极细纤维的人造皮革，其特征在于该微波放射步骤的前后可再以60～100℃的热水进行收缩处理。
全文摘要
提供一种基材中的复合纤维具超极细纤维人造皮革，对由基材与树脂所形成的人造皮革，其中构成基材的复合纤维是由高结晶度聚酯聚合物A与低结晶度聚醯胺聚合物B以重量比90∶10至10∶90，于喷丝板的纺丝温度为200～300℃下，利用复合纺丝法纺丝(聚酯的押出温度设为200～300℃，聚醯胺的押出温度设为180～290℃)方式，使所得的复合纤维截面呈聚酯聚合物A及聚醯胺聚合物B间隔排列的放射形状，不需经碱性溶液或溶剂进行减量分纤处理所得的近似扁平带状的超极细纤维，经非织物制造加工、微波加工、树脂加工、研磨、搓揉或撞击、表面加工后可得内部及表面纹理致密性极佳的人造皮革，较习用的圆形断面超细纤维人造皮革在柔软度及悬垂性方面均佳，在制造中不产生废水，属于环保制品。
文档编号D06M11/00GK101050599SQ200610072918
公开日2007年10月10日 申请日期2006年4月3日 优先权日2006年4月3日
发明者王龙传, 冯崇智, 郑国光, 郑达民, 林至逸, 张冠翔, 杨高隆 申请人:三芳化学工业股份有限公司