[发明专利]用于制造三维卷曲的皮芯短纤维的方法和这种皮芯短纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过挤出和冷却纤维并通过接着在直到将纤维切割成短纤维的纤维生产线中的多级处理来制造具有三维卷曲的皮芯短纤维的方法，还涉及一种由多种聚合物组分组成的、具有三维卷曲的皮芯短纤维。

背景技术

合成短纤维越来越多地用于生产纤维无纺材料，其中尤其是纤维的外部特征以及连接可能性是特殊的表征参数。在此已经证实，其中纤维皮具有可热粘合的聚合材料的、具有皮芯特征的短纤维特别适于通过热粘合得到预固化/加固的无纺织物层。这种无纺织物层优选用于多层无纺材料，因为纤维的混合主要发生在各个层之间。例如由JP 2-191717已知这种皮芯纤维。

在已知的皮芯短纤维中纤维由两种不同的聚合物组分挤出，以在纤维皮中得到对于热粘合有利的材料。此外这样选择聚合物组分，使得所述聚合物组分在冷却后具有不同的收缩特性，这在继续处理时导致纤维自卷曲。在此，通过在纤维横截面内部偏心地形成芯，并通过由此在纤维两侧调整出明显不同的、进一步加强自卷曲效应的材料性质，从而特别加强这种也作为所谓的三维卷曲已知的纤维特性。在纤维的熔融纺制后对纤维进行拉伸、机械地卷曲变形，并在约100℃时收缩处理后将其切成短纤维。

但是芯在纤维横截面内部的偏心布置存在这样的缺点，即，在局部不能由相应的第二聚合物组分形成足够的外皮，这尤其是在热粘合特性上妨碍继续处理工艺。由此产生另一个缺点，即，所形成的三维卷曲主要是基于聚合物组分之间的差别。

由US 2004，0234757 A1同样已知一种这样的皮芯短纤维和其制造工艺，其中在纤维横截面内部的这种用于产生三维卷曲的偏心结构还通过对纤维单侧加载冷却空气流而得以改善。但是由于随后的在最高200℃的温度下的用于使卷曲定型的热处理，在基本上消除了由冷却引起的结构变化，由此卷曲仍保持基本上只通过聚合物组分的差别而确定的。此外，纤维具有导致上述缺点的设计成偏心的皮芯结构。

由EP 0 891 433 B1给出一种皮芯短纤维，其中纤维具有对称的皮芯结构。但是此处纤维由一种聚合物组分组成，该纤维通过氧化而在边缘区域中分解并因此显示出皮芯结构。但是这种纤维具有对形成自卷曲非常不利的特性，使得机械卷曲无可避免。机械卷曲、也称为所谓的两维卷曲原则上导致纤维较小的膨松能力和丰满度。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于制造具有三维卷曲的皮芯短纤维的方法以及这种皮芯短纤维，其中尽管具有高度的自卷曲仍能保证良好的热粘合性。

按照本发明，这个目的通过具有权利要求1所述特征的方法以及根据权利要求12所述的皮芯短纤维来实现。

本发明的有利的改进方案由相应的从属权利要求的特征和特征组合限定。

本发明的突出特征是，使皮芯短纤维在其周边上具有均匀分布的聚合物组分，其特性可以与后续处理过程相协调。由此通过各熔化点对每个纤维可靠地形成有利的热粘合。在此已经出人意料地证实，在纤维固化时尤其是在皮的区域中通过准确的/强烈的(scharf)吹气产生的不同结晶度导致高度自卷曲，这种自卷曲通过在皮与芯之间形成的材料差别进一步强化。但是在此重要的是，在纤维熔融纺丝后进行的多级处理在纤维生产线中在低于纤维皮中的聚合物组分的玻璃化温度/玻璃态转变温度的温度下进行。由此避免削弱由于纤维各侧的不同冷却过程所引起的结构变化。不同的结晶度在下面的处理尤其是拉伸时导致显著的纤维卷曲。

此外，按照本发明的皮芯短纤维在对称设计的皮芯结构中在纤维一侧上具有细的结晶结构，而在相对的纤维侧上具有明显较粗的结晶结构。因此纤维在多级处理后显示出强烈明显的三维(3D)卷曲，它导致纤维的膨松的和大体积的特征。由此也能够使这种纤维有利地用作填充材料。由于突出的热粘合性，按照本发明的短纤维也优选适用于多层无纺制品。

已经证实，通过挤出具有空心芯的纤维——该空心芯具有在中心形成的至少为2％纤维横截面的空心部分，能够进一步改善在皮芯短纤维中的三维卷曲。在此，空心部分最大可占据30％的纤维横截面的尺寸。通过空心部分实现通过冷却空气加载的纤维侧与相对的纤维侧之间的分隔，从而在两个纤维侧上形成更为强烈的由冷却引起的结构变化。此外，在膨松性相同的情况下提高纤维弹性。