[发明专利]激光加工技术制造多微孔中空纤维的方法

说明书

本发明涉及采用激光技术对人造化学纤维进行处理的方法，尤其涉及对中空纤维进行处理以在其壁中产生穿透性多微孔的方法。本发明涉及的人造化学中空纤维是一种延轴向具有空腔结构的化学纤维长丝或短纤，可以是锦纶、涤纶或丙纶。

中空纤维在纺织品中的应用主要目的是让制成的纺织品或纤维材料制成品具有轻薄、保温的功能。具有多孔结构的中空纤维长丝或短纤主要用于改善化学纤维的吸湿透气性，同时近年来也在新型复合材料及过滤材料中得到广泛的应用。

目前，制造多孔纤维或多孔中空纤维的方法主要有拉伸法和移去法两类。拉伸法(例如美国专利U.S.P.5,435,955,1995年7月25日)的基本原理是在纤维成型过程中或成型后予以适当的拉伸，在纤维的微观结构层中产生塑性变形，形成多孔结构。移去法主要有两种，一种是在纺丝液中加入一种物质，在纤维成型过程中或成型后用化学或物理的方法将该物质移去，在纤维或中空纤维壁中形成微孔结构(例如美国专利：U.S.P.5,480,712,1996年1月2日)；移去法的另一种方法则是采用化学腐蚀的方法，在纤维成型过程中或成型后，用特定的化学物质与纤维进行化学反应，蚀去部分纤维体，形成多孔结构。这两类方法生产的多孔纤维具有的共同特征之一是其多孔结构在纤维的轴向和径向是连续分布的，而不能对中空纤维任意选择的区域产生多微孔结构，用途有一定局限性。此外，移去法还存在一定的化学污染问题。

一般意义上的利用激光加热纤维材料(例如中国专利公开号CN1047542A)或利用激光在纤维集合体中打孔(例如中国专利公开号CN1130555A)主要是利用红外激光激发纤维中分子链段震动产生热作用的原理在纤维中产生高温加热、熔融或蒸发的效果，该作用主要是一种光热作用。在光热作用中，决定作用效果的主要因素是激光的强度，因而聚焦的高能、连续红外激光几乎能用于对大部分的金属、陶瓷和塑料等有机或无机材料进行热处理、包括切割、打孔和焊接加工处理。红外激光打孔的主要特征之一是产生的孔的大小主要由作用于处理目标上光斑的尺寸决定，产生孔的数目与作用于处理目标上激光的模数对应，即一束单模激光在同一时间内只能打出一个孔。采用这种现有技术要在外径为10至30微米的单根纤维或中空纤维上打出微米级的多孔，在实际应用中难以实现。特别是在实际生产应用中，要使用单束聚焦或散焦红外激光在复丝中的每一根单丝中产生多孔结构相当困难，因而单束聚焦或散焦红外激光主要适用于纤维聚集体或制成品的钻孔或切割，例如二氧化碳激光裁剪技术已应用于服装工业生产之中。

本发明的目的是：提供一种激光加工技术制造多微孔中空纤维的方法，可以很方便地在10至30微米的单根纤维特别是中空纤维上打出微米级的多孔，多微孔的区域可在纤维的轴向或径向任意选择，多微孔区域的大小可以方便调节，既可以在纤维成型之后进行，也可以在纤维制成成品后进行，没有化学污染。

本发明的技术方案如下：一种激光加工技术制造多微孔中空纤维的方法，其特征在于：

(a)、所用激光为准分子激光，其波长范围为193nm至248nm，激光能量强度为10mJ/cm²至500mJ/cm²；频率范围为1-100HZ；

(b)、所用的中空纤维应具有比一般纤维较高的取向度和较低的结晶度，其结晶度小于25％，纤维体的双折射率大于0.18；

(c)、用(a)所述的准分子激光照射(b)所述的中空纤维10至80秒，即在所述中空纤维壁中产生穿透性微孔结构。

本发明所用的准分子激光可与被处理的纤维材料发生光化学作用，其作用原理是一定波长和强度的激光对聚合物的大分子链进行直接切割，从而在聚合物表面，特别是化学纤维表面产生光化学雕蚀作用。这种方法方便、快捷、灵活，能处理极细的中空纤维，处理的区域及区域大小可任意选择，无污染。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明激光加工技术制造多微孔中空纤维的方法一个典型实施例的流程示意图。