TWI386530B - 人造皮革用基材、其製法及使用其之人造皮革 - Google Patents
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Description
本發明涉及人造皮革用基材。使用該人造皮革用基材可以製造,具緻密性極高之優美絨毛外觀,且顯色性優良,抗起球性等表面摩擦耐久性優,兼具鬆軟手感之絨面人造皮革,或高度平滑表面有細折紋,兼具高接著剝離強度及鬆軟手感之粒面人造皮革。
在纖維束及高分子彈性體構成之基材表面,形成有該纖維束構成的絨毛之絨面人造皮革、正絨面人造皮革等絨面人造皮革係為眾所周知的。絨面人造皮革不只外觀(表面近似天然皮革)、手感(兼具柔軟觸感及適度蓬鬆、充實感)、顯色性(色澤鮮明、濃度感)等感性上之要求,並有耐光性、抗起球性、耐磨損性等物性上之要求,為其解決已有種種提議。
為滿足外觀、手感上之要求,一般係採用例如使構成人造皮革之纖維為極細纖維之方法。廣泛採用將海島型、多層貼合型等之複合纖維分割,或將其一成分分解或萃取去除轉變成極細纖維束之方法,來作為製造由極細纖維構成的人造皮革之一的手法。使得自該複合纖維之極細纖維束構成之不織布含有高分子彈性體成為人造皮革用基材,用之製成之絨面人造皮革、粒面人造皮革,外觀、手感上有非常高之評價。然而,隨纖度之降低有顯色性下降,鮮明度、濃度感顯著變差之缺失,尤以絨面人造皮革尚無法滿足高度之綜合品質要求。
製造用於人造皮革用基材之不織布構造體之製法,最為一般者係將紡成之纖維切為100mm以下之長度成人造短纖維,將之以梳理法、抄紙法等製成所欲單位面積重量之不織布網,可視情況將此不織布網以複數片疊合後,經針刺法、高噴水成網法等使纖維絡合之方法。由這些方法製造之具所欲蓬鬆度、絡合度之不織布構造體,即用以製造人造皮革用基材。使用如此之人造皮革用基材之絨面人造皮革、粒面人造皮革,尤於手感上獲有高度評價。然而,構成不織布構造體之人造短纖維,係藉纖維間絡合、所含高分子彈性體固定於基材內,而在絨面人造皮革之絨毛面、粒面人造皮革與粒面層之接著界面因纖維短,難免比較容易自不織布構造體拔除脫落。由於此一傾向,絨毛面之摩擦耐久性、粒面層之接著剝離強度等重要表面物性變差。為解決此問題,一般採用例如提高不織布構造體之絡合度,使纖維互相接著,或使其大量含有高分子彈性體以加強纖維間之束結等方法。可是,絡合度上升,高分子彈性體含量提高則人造皮革手感顯著惡化,而外觀、手感與表面物性難以兼顧。
為改良絨面人造皮革其絨毛纖維抗起球性無代表之表面摩擦耐久性有例如,將0.8丹尼以下之極細纖維構成之極細纖維束用海島型纖維構成之針刺絡合不織布浸泡於聚乙烯醇(以下或略作PVA)水溶液,乾燥暫時固定成不織布狀;以可溶解海島型纖維之海成分之有機溶劑將海成分萃取去除;以聚胺基甲酸酯之二甲基甲醯胺(以下或略作DMF)溶液浸潤並凝固;其次於表面起絨以得絨面人造皮革之提議(參考專利文獻1)。有於該極細纖維中添加粒徑大於纖維徑之1/4,且對纖維而言為惰性的粗大粒子之提議。
專利文獻2中係於海島型纖維構成之針刺絡合不織布以聚胺基甲酸酯之DMF溶液浸潤並凝固,其次將海成分萃取去除得皮革樣基材,使之起絨製造絨面人造皮革。構成該基材之纖維束係由0.02~0.2丹尼之細纖維(A)及纖度在細纖維(A)平均纖度之1/5以下且低於0.02丹尼之極細纖維(B)構成,其纖維數比(A/B)為2/1~2/3。纖維束內部實質上未使之含高分子彈性體,絨毛纖維中細纖維(A)與極細纖維(B)之纖維數比(A/B)在3/1以上。
並有以溶劑將存在於絨毛纖維根部之一部分高分子彈性體溶解,固定絨毛纖維之根部,改良絨面人造皮革之抗起球性之提議(參考專利文獻3)。
專利文獻4提議,為得能轉變成表面觸感細緻之正絨面人造皮革之長纖維不織布,以針刺絡合之際將長纖維積極切斷使不織布表面出現5~100個/mm2
之纖維切面,於長纖維不織布以特徵絡合處理消除應變。並在平行於不織布厚度方向之任意切面使纖維束以每1cm寬5~70根存在(亦即,在平行於不織布厚度方向之任意截面,經針刺沿厚度方向配向之纖維,以每1cm寬5~70根存在),且纖維束在垂直於不織布厚度方向之任意截面佔有之總面積為5~70%。
專利文獻5提議,可轉變為0.5de以下之極細纖維之長纖維構成,該長纖維之捲縮度10%以下,且不織布之纖維密度0.25~0.50 g/cm3
之長纖維絡合不織布。
然而,專利文獻1所述之方法因係將海島型纖維之海成分萃取去除後,以聚胺基甲酸酯之DMF溶液浸潤凝固,聚胺基甲酸酯滲入極細纖維束內部,難免手感變硬。又因纖維中添加有粗大粒子,得不到柔軟手感、觸感。
專利文獻2所述之方法因係於萃取去除海島型纖維之海成分前以聚胺基甲酸酯之DMF溶液浸潤凝固,極細纖維束外周部及內部實質上無聚胺基甲酸酯存在,可得柔軟手感、觸感。但因極細纖維束未由聚胺基甲酸酯固定,抗起球性不足。
專利文獻3所述之方法因僅溶解一部分存在於皮革樣基材最表面之高分子彈性體以固定絨毛纖維根部,皮革樣基材內部纖維固定效果不足,高分子彈性體對於纖維之把持能力低,對於0.01dtex以上之纖維不得充分之抗起球性改良效果。
專利文獻4之用以製得長纖維不織布構造之方法,係使截面端出現而力保物性不低於目標層級。但因實際問題乃有相當多之長纖維被切斷,使長纖維之優點:纖維連續性所致之不織布強度物性改善效果顯著下降,長纖維之特徵無法彰顯。專利文獻4之絡合處理並非用以使長纖維自長纖維不織布表面往內部甚至反面貫通而絡合,而係為使表面無長纖維滿佈而切斷,造成5~100個/mm2
之極多截面端。因此,有必要以極強於一般絡合所採用者之條件作針刺。用以製得長纖維不織布構造而絡合之纖維,因係如同習知短纖維之2.8丹尼以上之極粗纖維,無法使長纖維互相充分絡合而緻密化,難得本發明目的之高級正絨面人造皮革。
專利文獻5所述之方法雖能改良緻密性,但纖維密度高,得不到手感柔軟之含有高分子彈性體之人造皮革用基材。
專利文獻1:特開昭53-34903號公報(第3~4頁)專利文獻2:特開平7-173778號公報(第1~2頁)專利文獻3:特開昭57-154468號公報(第1~2頁)專利文獻4:特開2000-273769號公報(第3~5頁)專利文獻5:特開平11-200219號公報(第2~3頁)
向來,絨面人造皮革難以兼具優美緻密之絨毛感及極細纖維絨毛之顯色性;鬆軟感及充實感;極細纖維絨毛之柔軟表面觸感及抗起球性所代表之表面摩擦耐久性等。而粒面人造皮革,粒面部與基材部之均衡,例如平滑性高,能呈現緻密皺紋之硬質感與柔軟度高,可呈顯與基材部之一體感之軟質感之均衡;有鬆軟、充實感之粒面部及基材部之手感;基材部之高度柔軟所致之柔軟手感及粒面-基材界面之接著剝離強度所代表之表面機械物性等難以兼具。
本發明提供人造皮革用基材,其兼具高層次之所有與習知相反之性能,及顯見之感性面性能、物性面性能。使用本發明之基材即可製得兼具空前高品質及高物性之人造皮革。
依本發明得之人造皮革因上述高層次性質兼備,適用於夾克、裙、襯衫、大衣為代表之衣料用,運動鞋、男女皮鞋所代表之鞋用,皮帶所代表之服飾品用,提袋、書包所代表之皮包用,沙發、辦公椅為代表之家具用,客車、列車、飛機、船舶所代表之載具之座椅、內裝材用,高球手套、打擊手套、接球手套等運動手套及駕駛手套、工作手套所代表之各種手套用等用途。
為達上述目的,本發明人等經一再精心探討終於完成本發明。亦即本發明涉及,極細纖維束構成之不織布構造體及其內部所含之高分子彈性體構成之人造皮革用基材,其特徵為同時滿足以下(1)~(4):(1)上述極細纖維束係由平均以6~150根集束之極細長纖維形成,(2)形成上述極細纖維束之極細長纖維,截面積在27μm2
以下,且80%以上之極細長纖維其截面積在0.9~25μm2
,(3)上述極細纖維束之平均截面積在15~150μm2
,以及(4)平行於不織布構造體厚度方向之任意截面內存在有,1000~3000個/mm2
之極細纖維束截面。
本發明並涉及其特徵為依序實施下述步驟(a)、(b)、(c)及(d),或(a)、(b)、(d)及(c)之人造皮革用基材之製法。
(a)熔融紡絲平均島數6~150個,海與島之平均截面積比5:95~70:30,平均截面積30~180μm2
之海島型纖維,不予切斷以隨機配向狀態沈積於捕集面上製造長纖維網之步驟,(b)上述長纖維網可視情況以複數疊合,自兩面以至少1以上之針鉤貫通之條件作針刺使海島型纖維相互三維絡合,其次,可視情況藉收縮處理、熱壓處理緻密化及/或固定化,製造平行於厚度方向之截面內平均存在有海島型纖維截面600~4000個/mm2
之不織布構造體之步驟,(c)將高分子彈性體溶液浸潤於上述不織布構造體,利用濕式法使高分子彈性體凝固之步驟,以及(d)自構成上述不織布構造體之海島型纖維將海成分聚合物萃取或分解去除,使海島型纖維轉變為極細纖維束之步驟。
本發明之人造皮革用基材因極細纖維束係以空前緻密之狀態集合,可得緻密性極高,平滑性優之表面狀態。使用本發明之人造皮革用基材可得具超越天然皮革之光滑優美外觀、觸感,且顯色性、蓬鬆手感及抗起球性等表面摩擦耐久性優之絨面人造皮革。並可得超越天然皮革之平滑、鬆軟手感且接著剝離強度等表面強度優之粒面人造皮革。
本發明之人造皮革用基材可例如依序施行以下之步驟(a)、(b)、(c)及(d)或(a)、(b)、(d)及(c)而得。
步驟(a)將海成分聚合物及島成分聚合物擠壓自複合紡絲用紡嘴,熔融紡成海島型纖維。
較佳複合紡絲用紡嘴具有,可形成海成分聚合物中分散有平均6~150個中任一個數之島成分聚合物之截面狀態之噴孔以直線狀多數並列作複數列配置之構造。
調節海成分聚合物及島成分聚合物之相對供給量或供給壓力,使得到之纖維於截面之平均面積比(亦即聚合物體積比)可為海/島=5/95~70/30中任一比例,以紡嘴達180~350℃範圍內任一溫度之溫度條件,於熔融狀態下自紡嘴吐出。
得到之海島型纖維,平均截面積為30~180μm2
範圍內之任一值,平均單纖度例如島成分聚合物係耐綸6,海成分聚合物係聚乙烯則雖亦取決於複合聚合物面積比,以0.3~1.8dtex範圍內任一值為佳,0.5~1.7dtex範圍內任一值更佳。本發明中,長纖維指比通常3~80mm左右之短纖維長之纖維,未如短纖維之經故意切斷者。例如,極細化前長纖維之纖維長度以100mm以上為佳,只要技術上能製造,物理上不斷裂,包含數m、數百m、數km或以上之纖維長度。
經熔融紡絲之海島型纖維不予切斷,以隨機狀態沈積於網等捕集面上,製造所欲單位面積重量(10~1000 g/m2
為佳)之長纖維網。
步驟(b)將上述長纖維網可視情況使用直交叉纖維積層機等將複數層於厚度方向疊合後,同時或交替自兩面以至少1以上針鉤貫通之條件作針刺使纖維互相三維絡合,得平行於厚度方向之截面有海島型纖維以平均600~4000個/mm2
範圍內之任一密度存在,海島型長纖維極緻密集合之不織布構造體。長纖維網亦可於其製造後,絡合處理前任一階段賦予油劑。
可視情況,亦可藉如導入設定在70~150℃範圍內任一溫度之溫水中之收縮處理,使絡合狀態更為緻密。並亦可藉熱壓處理使纖維互相更加緻密集合,使不織布構造體之形態固定化。
不織布構造體之平均表觀密度,例如島成分聚合物為耐綸6,海成分聚合物為聚乙烯時,係以0.1~0.6 g/cm3
範圍內任一值為佳。平均表觀密度可由不施以會造成壓縮之荷重之方法,例如電子顯微鏡等作截面觀察而得。不織布構造體之單位面積重量通常以100~2000 g/m2
為佳。
步驟(c)海島型纖維處於特定層級之極緻密集合狀態下之不織布構造體,以高分子彈性體溶液浸潤,經濕式法使高分子彈性體凝固。
步驟(d)自構成不織布構造體之海島型纖維萃取或分解去除海成分聚合物,將海島型纖維轉變為極細纖維束。
如上得之人造皮革用基材更依序經以下步驟(e)及(f)或(f)及(e)後,可視情況施以(g),可得具本發明效果之絨面、正絨面等絨面人造皮革。
步驟(e)於至少一面形成極細纖維構成之絨毛之步驟。
步驟(f)染色步驟。
步驟(g)極細纖維絨毛之整絨步驟。
得到之人造皮革用基材更施以步驟(h)後,可視情況施行(i)即可得具本發明效果之粒面人造皮革。
步驟(h)於至少一面形成高分子彈性體構成之被覆層。
步驟(i)在設定於60~140℃範圍內任一溫度且含界面活性劑之水中回流之步驟。
以下更詳細說明用以達成本發明之手段。
構成本發明之不織布構造體之海島型纖維指,至少2種聚合物構成之多成分複合纖維其截面形態為,截面內主要構成纖維外周部之海成分聚合物中,分佈有與之不同之島成分聚合物之纖維。島成分聚合物藉表面張力之作用,通常係以圓形或類似形狀分佈,當然亦有依海成分聚合物與島成分聚合物之比而以多邊形分佈者。此海島型纖維係於形成不織布構造體後,更在以高分子彈性體浸潤前或後之適當階段萃取或分解去除海成分聚合物,生成餘留島成分聚合物構成之比原有海島型纖維細之複數根纖維集束成之纖維束。如此之海島型纖維可利用習知丸粒摻合(混紡)方式、複合紡絲方式所代表之多成分系複合纖維之紡絲方法製得。海島型纖維因纖維切面內海成分聚合物主要構成纖維外周部,較之纖維外周由複數成分交互構成之花卉形狀、重疊形狀等之剝離分割型複合纖維,針刺處理為代表之纖維絡合處理時極少有破壞、折曲、切斷等纖維損傷。因此,可以纖度更細之複合纖維用作不織布構造體之構成纖維,且其絡合緻密度可為更高,故本發明係用海島型纖維製造不織布構造體。海島型纖維較之剝離分割型複合纖維得到之極細纖維形狀更近似圓形,纖維束之異向性更小,可得各極細纖維之纖度亦即截面積均勻度高之極細纖維束。非常多之纖維束以空前緻密度集合之不織布構造體為其特徵之本發明人造皮革用基材,因使用海島型纖維而可得兼具鬆軟感及充實感之獨特手感。
構成海島型纖維島成分之聚合物在本發明中無特殊限制,而以聚對酞酸乙二酯(下稱PET)、聚對酞酸三亞甲二酯(下稱PTT)、聚對酞酸丁二酯(下稱PBT)、聚酯彈性體等聚酯系樹脂或該等之改質物;耐綸6、耐綸66、耐綸610、耐綸12、芳香族聚醯胺、半芳香族聚醯胺、聚醯胺彈性體等聚醯胺系樹脂或該等之改質物;聚丙烯等聚烯烴系樹脂;聚酯系聚胺基甲酸酯等聚胺基甲酸酯系樹脂等習知可形成纖維之種種聚合物。其中PET、PTT、PBT或這些之改質聚酯等聚酯系樹脂易因熱處理收縮,經加工之人造皮革製品手感充實,耐磨損性、耐光性或形態安定性等實用性能良好而尤佳。較之聚酯系樹脂,耐綸6、耐綸66等聚醯胺系樹脂因可得具吸濕性且柔軟之極細纖維,經加工之人造皮革製品手感鬆軟,具觸感平滑之絨毛外觀,抗靜電性能等實用性能良好而尤佳。這些島成分聚合物係以熔點在160℃以上為較佳,熔點180~330℃之纖維形成性結晶性樹脂為更佳。島成分聚合物之熔點低於160℃時,得到之極細纖維其形態安定性不達本發明目的之層級,人造皮革製品之實用性能上尤其不佳。本發明中,熔點係用微差掃描熱量計(下稱DSC)在氮氛圍氣下以升溫速度10℃/分鐘自室溫依聚合物種類升溫至300~350℃後,隨即冷卻至室溫,再度隨即以升溫速度10℃/分鐘升溫至300~350℃時所觀測之聚合物吸熱尖峰之峰頂溫度。本發明中構成極細纖維之聚合物亦可於紡絲階段添加著色劑、紫外線吸收劑、熱安定劑、除臭劑、防霉劑、抗菌劑及其它各種安定劑等。
構成海島型纖維之海成分之聚合物,因須將海島型纖維轉變為極細纖維束,與所採用之島成分於溶劑或分解劑之溶解度或分解度必須不同,基於紡絲安定性以與島成分聚合物之親和性小之聚合物,且紡絲條件下熔融黏度低於島成分聚合物之聚合物,或表面張力低於島成分聚合物之聚合物為佳。只要滿足如此之較佳條件,本發明中海成分聚合物無特殊限制,較佳具體例有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、乙烯丙烯共聚物、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、苯乙烯乙烯共聚物、苯乙烯丙烯醯共聚物、聚乙烯醇系樹脂等。
海島型纖維之海成分聚合物所佔比率係以設定為纖維截面內平均面積達5~70%範圍內任一比率為佳,8~60%更佳,12~50%尤佳。海島型纖維中海成分聚合物比率低於5%則海島型纖維之紡絲安定性差而工業生產力低。又因去除之海成分少,製造人造皮革用基材時,應形成於極細纖維束與高分子彈性體間之空隙不足。結果,於絨面人造皮革、粒面人造皮革難得兼具鬆軟感及充實感等天然皮革獨特手感而不佳。海成分聚合物比率超過70%則海島型纖維切面內海成分之形狀、分佈狀態不安定,品質安定性差。又因回收去除之海成分所需之能量、成本負擔加大,地球環境負荷加大,其比率不佳。再者因去除之海成分多,則使人造皮革用基材之形態安定性達所欲層級之高分子彈性體必要含量顯著加大,難得本發明目的之人造皮革手感,其比率不佳。
海島型纖維之紡絲係使用複合紡絲用紡嘴。1噴孔平均排列有6~150範圍內任一個數之島成分聚合物用流道,及配設成圍繞該島成分用流道之海成分用流道之多數噴孔係以直線狀或圓形等間隔排列,且直線狀者係以並排,圓形者以同心圓作複數列配置。使海成分聚合物及島成分聚合物構成之熔融狀態海島型複合纖維各由噴孔連續吐出。自噴孔直接下方至後敘抽吸裝置之間任一階段以冷卻風大致冷卻固化,一邊使用空氣噴口等抽吸裝置造成高速氣流,均勻牽引複合纖維以達目標纖度。高速氣流造成,相當於通常紡絲時之機械拉取速度之平均紡絲速度達1000~6000m/分鐘範圍內之任一速度。依得到之纖維網之質地等將複合纖維以撞擊板、氣流等開鬆,一邊於輸送帶狀之移動網等捕集面上,自網反面側抽吸一邊藉捕集.沈積形成長纖維網。
複合紡絲用紡嘴係同心圓狀配置時,一般對於1紡嘴使用1噴口狀抽吸裝置。因此抽吸之際多數之海島型纖維即集束於同心圓之中心點。一般係藉直線狀並列複數紡嘴以得所欲之紡絲量,吐出自相鄰紡嘴之海島型纖維束之間幾乎無纖維存在。因此,為使纖維網質地均勻,開鬆即屬重要。複合紡絲用紡嘴若係並列狀配置,則使用與紡嘴相向之直線隙縫狀抽吸裝置。因此,於自並列配置之列間抽吸海島型纖維之際集束,故較之採用同心圓狀配置之紡嘴時可得質地更均勻之纖維網。因此,並列狀配置較佳於同心圓狀配置。
依嗣後步驟之必要形態安定性等,得到之長纖維網以繼之經壓製、軋花等部分加熱或冷卻一邊壓合為佳。海成分聚合物之熔融黏度低於島成分聚合物時,不賦予熔融溫度之高溫而加熱或冷卻至60~120℃左右範圍內任一溫度,亦可無損於構成長纖維網之海島型纖維之截面形狀,嗣後步驟中長纖維網之質地亦可充分保持。並可將長纖維網之形態安定性提升至足以施行捲取等。
習知人造皮革一般採用之以梳理機將短纖維製成纖維網之方法,不只梳理機,必須有順暢通過梳理機所需之油劑及捲縮之賦予,切成特定纖維長度,裁切後原棉之搬運、開鬆等一連串之大型設備,於生產速度、安定生產、成本等方面有問題。經由短纖維之其它方法有抄紙法。以此法製造纖維網時,必須有裁切等之設備及其它固有設備,有同樣問題。相對於這些使用短纖維之方法,本發明之製法係紡絲至纖維網形成不間斷,以所謂單一步驟實施,設備非常袖珍簡潔,生產速度、成本優越。又不易有如以往之組合種種步驟、設備而產生複合問題,生產安定性亦優。較之向來僅依賴纖維間之絡合、高分子彈性體之拘束的短纖維不織布構造體,使用它之人造皮革用基材、人造皮革可發揮形態安定性,亦即機械強度、表面摩擦耐久性、粒面之接著剝離強度等物性上之優良特性。
依本發明之製法可安定製造,向來採用梳理機之方法難得之極細纖維之不織布構造體,因此如後敘可得習知人造皮革無法實現之極高品質人造皮革。向來使用短纖維製造不織布構造體時,必須有適於開鬆裝置、梳理機之纖維徑,一般必須平均截面積200μm2
以上,組合耐綸6及聚乙烯者大致2dtex以上之平均纖度。考慮工業上之安定生產性,一般係採用300~600μm2
範圍內任一截面積,組合耐綸6及聚乙烯者大致3~6dtex範圍內任一平均纖度。相對於此,本發明之製法,纖維截面積實質上不受限於設備,纖維之紡絲安定性、纖維網之必要質地、不織布構造體之必要蓬鬆度、不織布構造體整體製程之生產速度若在容許範圍,極細纖維亦可使用。本發明採用之海島型纖維之紡絲安定性、纖維網之要求質地、其它最終人造皮革用基材、人造皮革之品質等亦予考慮,則以平均截面積30μm2
以上,組合耐綸6及聚乙烯者平均纖度大致0.3dtex以上為佳。平均截面積以50μm2
以上為更佳,考慮嗣後步驟中之形態安定性、取用性則80μm2
以上又更佳。組合耐綸6及聚乙烯者,平均纖度大致0.8dtex以上則易於作十分安定之工業生產。採用如此範圍之平均截面積,得到之纖維網平行於厚度方向之任意截面內,與截面幾乎正交之纖維截面可具以80~700個/mm2
範圍內任一值,較佳者100~600個/mm2
,更佳者150~500個/mm2
之平均數密度存在之纖維分佈狀態,嗣後步驟中藉絡合等即可最終得本發明之緻密不織布構造體。
本發明中,得到之人造皮革用基材之不織布構造體之緻密度,尤以構成人造皮革用基材表層部之不織布構造之緻密度須予提高。因此海島型纖維形成之極細纖維束其平均截面積在150μm2
以下,極細纖維成分係耐綸6時,極細纖維束之平均纖度大致以1.7dtex以下為佳。為得極高品質之絨面人造皮革,平均截面積以120μm2
以下為佳。尤以目標為如正絨面之極細纖維絨毛短,具緻密表面感之人造皮革時,以110μm2
以下為佳,100μm2
以下更佳,極細纖維成分係耐綸6者,平均纖度大致以1.2dtex以下為更佳。極細纖維束平均截面積之下限值對於人造皮革用基材特性之影響不如上限值,而若過細則會有人造皮革之強度、表面摩擦耐久性等顯著下降,故為確保本發明目的用途之實用物性,極細纖維束之平均截面積至少須在15μm2
以上,30μm2
以上較佳,40μm2
以上更佳。
如上使極細纖維束之平均截面積在150μm2
以下,可得使不織布構造體含有高分子彈性體後之人造皮革用基材,其平行於厚度方向之任意截面內,與截面幾乎正交之極細纖維束之截面平均有1000~3000個/mm2
存在之空前緻密構造。採用習知不織布構造體之人造皮革用基材,極細纖維束之平均截面積本身一般極大,達300~600μm2
左右,極細纖維束截面之數密度平均高達200~600個/mm2
左右,至多750個/mm2
左右。假定,習知技術中為得平均數密度超過750個/mm2
之不織布構造體時,纖維束本身之損傷,或纖維束之截面形狀高度變形,且纖維束間亦非常擁擠。因此,纖維束幾無自由度,不織布構造體非常硬,只得例如手感如木板之物,全然有別於本發明目的之人造皮革用基材。為使平均數密度高達200~600個/mm2
左右之不織布構造體內含有高分子彈性體時,雖亦取決於使其含有之量,但因極細纖維束之數密度低,僅依比例於相鄰極細纖維束間形成高分子彈性體之連續厚膜。由於此高分子彈性體厚膜,習知人造皮革用基材,其不織布構造體與高分子彈性體之複合構造不過造成僵硬手感而已,或僅得纖維或高分子彈性體集聚存在區域,纖維、高分子彈性體皆幾乎不存在之區域,亦即空隙處處散佈而疏密懸殊極大之物。又因極細纖維束截面積大,纖維束內部之極細纖維難以藉高分子彈性體起拘束作用,故為充分賦予拘束作用傾向必須有更多的高分子彈性體。
相對於此,本發明中極細纖維束之截面積極小,極細纖維束之數密度極高具超緻密構造,且質地本身係經機械控制由纖維網形成之不織布構造體。因此,用以拘束極細纖維束之高分子彈性體厚度可予降低,高分子彈性體圍成之微胞亦可為較小,可使之更均勻分佈,故人造皮革用基材內部之大空隙等之顯著疏密不勻之發生可予抑制。習知不織布構造體,更緻密構造係僅藉高絡合、高壓縮、高收縮等之適當組合而實現,結果表觀密度、亦即每單位體積之質量無論如何都高。本發明之不織布構造體可無表觀密度之提高而實現空前之超緻密構造。藉此,本發明即可無須使人造皮革用基材之手感惡化,而得纖維緻密度極高之表面層。
極細纖維束之平均截面積超過150μm2
時,人造皮革用基材表面層緻密度之提升方法,有使構成極細纖維束之極細纖維細至其平均截面積在0.8μm2
以下,極細纖維成分係耐綸6時為大致0.009dtex以下之平均纖度,以使極細纖維束之截面形狀,因而不織布構造體之表面層更易於變形之方法之提議,亦被實際採用。可是,因極細纖維過細而不織布構造之形態安定性差,只可得易於長方向、寬方向變形,且易於厚方向崩潰之構造,製造絨面人造皮革時顯色性不足,不可謂是好方法。
本發明中,構成1極細纖維束之極細長纖維之平均根數基於纖維束本身之變形性、屈曲性係6根以上,基於極細纖維束之平均截面積上限與極細纖維束之平均截面積下限之關係及海島型纖維之紡絲安定性等,係150根以下。欲使海島型纖維之海成分更少,則以90根以下為佳,50根以下更佳,10~40根最佳。極細纖維之平均根數若在5以下則上述纖維束之變形性、屈曲性差,且極細纖維配置於極細纖維束之最外周,接觸甚至接著於人造皮革用基材所含之高分子彈性體而受拘束之極細長纖維多。結果,極細纖維束之拘束狀態過度,難得本發明目的優良手感之人造皮革用基材。而極細纖維平均根數超過150根則與上述相反,高分子彈性體所致之拘束狀態不足。僅著眼於手感雖亦可得絕佳人造皮革用基材,但終究不得本發明目的之抗起球性所代表之表面摩擦耐久性等物性亦優之空前人造皮革用基材。
由上述不織布構造體之形態安定性,人造皮革用基材或絨面人造皮革之抗起球性等表面物性,極細長纖維之顯色性等之關係,本發明必須有80%以上極細纖維其截面積在0.9~25μm2
,且極細纖維束內無截面積超過27μm2
之極細長纖維存在。80%以上極細長纖維之截面積低於0.9μm2
時,如上不織布構造之形態安定性、絨面人造皮革之顯色性上不達本發明目的。因不織布構造體之形態安定性不足即於人造皮革用基材有顯著疏密差異可見,粒面人造皮革之製造中難以安定調節手感與粒面層之均衡。而80%以上極細纖維之截面積超過25μm2
,且極細纖維束內有超過27μm2
之極細長纖維存在時,絨面人造皮革之鮮豔度、顯色性等傾向更為良好。可是,極細長纖維之拉伸強度過高,表面摩擦時纖維難以藉阻力切斷,而有纖維束自不織布構造體拉出,表面摩擦耐久性(尤以抗起球性)顯著惡化。為提升抗起球性為代表之表面摩擦耐久性,一般係提高表面層部分之高分子彈性體含有比率,當然絨面人造皮革之手感、絨毛表面觸感僵硬,而終於難得良好之絨面人造皮革。
得到之長纖維網單位面積重量、厚度不足時,以交叉折疊(自垂直於流程之方向供給1片長纖維網大致沿寬方向折疊,自流程平行方向供給之網沿長方向折疊)、疊合(將複數片之長纖維網重疊)調整為所欲之單位面積重量、厚度。海島型纖維構成之不織布構造體形態安定性、纖維緻密度不足時,或調節不織布構造體之海島型纖維於厚度方向之配向時,係以針刺法等習知方法作機械絡合處理。藉此,構成長纖維網之纖維,尤以交叉折疊、疊合之層狀長纖維網之相鄰層間,被相互三維絡合。以針刺法作絡合處理時係適當選擇針之種類(針之形狀、編號,針鉤之形狀、深度,針鉤個數、位置等)、針刺數(針板之植針密度與該板於每單位面積長纖維網之作用衝程數相乘得之每單位面積針刺處理密度)、針刺深度(針於長纖維網之作用深度)等各種處理條件而實施。
針之種類可適當選用如同向來用於以短纖維製造人造皮革者,為得本發明之效果,針之編號、針鉤深度、針鉤數尤其重要,以主要使用後敘種類之針為佳。
針之編號乃影響處理後得之緻密度、表面品質之因子,至少必須係刃部(針尖端形成有針鉤之部分)大小為30號(截面形狀為正三角形時之高度,圓形時之直徑在0.73~0.75mm左右),較佳者32號(0.68~0.70mm左右)至46號(0.33~0.35mm左右),更佳者36號(0.58~0.60mm左右)至43號(0.38~0.40mm左右)。刃部大小高於30號之(粗)針,針鉤形狀、深度之自由度高,針之強度、耐久性亦較佳,而於不織布構造體表面殘留有大孔徑之針刺痕跡,難得本發明目的之緻密纖維集合狀態、表面品質。因長纖維網中纖維與針之摩擦阻力過大,必須賦予過剩之針刺處理油劑而不佳。另一方面,刃部小於46號之針,不只強度、耐久性上不適於工業生產,亦難以設定本發明之合適深度之針鉤。刃部之截面形狀,因容易牽引纖維、摩擦阻力低,於本發明係以正三角形為佳。
本發明中,針鉤深度指針鉤最深部至針鉤尖端之高度。一般形狀之針鉤,指由針側面至突出於外側之針鉤尖端之高度(亦稱挑高)及針側面至形成於內側之針鉤最深部之深度(亦稱頸深)之合併高度。針鉤深度必須在海島型纖維之直徑以上,120μm以下為佳。針鉤深度低於海島型纖維之直徑則海島型纖維極難由針鉤牽引而不佳。而針鉤深度超過120μm則纖維極易於牽引,反之於不織布構造體表面易有大孔徑之針刺痕跡殘留,難得本發明目的之緻密纖維集合狀態、表面品質。針鉤深度係以海島型纖維之1.7~10.2範圍內任一倍數為佳,2.0~7.0倍更佳。針鉤深度低於1.7倍則海島型纖維難由針鉤牽引,即如後敘之增加針刺數,其相抵後有時仍不得絡合效果。而超過10.2倍雖亦可提升海島型纖維之牽引,卻極易於造成海島型纖維之切斷、割裂等損傷故不佳。
本發明中,針鉤數可適當選自1~9個以得所欲絡合效果,主要用於針刺絡合處理之針,亦即用於後敘之針刺數之至少50%以上之針刺之針,針鉤數在1~6個,於得緻密構造之不織布構造體上較佳。本發明中,用於針刺絡合處理之針其針鉤數未必須係1種,可例如適當組合1個及9個,1個及6個,3個及9個等之不同針鉤數之針,以任意順序使用。有複數個針鉤之針,針鉤之位置各有,與針尖距離全然不同者,及與針尖同距離有若干針鉤者。後者之針有例如,刃部截面形狀為正三角形,3個頂角各有1針鉤與針尖等距離者。本發明中,用於絡合處理之針,主要係用前者。此乃由於,於同距離有複數針鉤之針,表觀上有針之刃部粗大,且針鉤深度大之效果,絡合效果雖高,卻顯著有刃部粗大,針鉤過深時之缺失。又,使用後者之針作針刺處理則1處有十數根至數十根之多數纖維成束配向於不織布構造體之厚度方向,傾向愈施以針刺處理,愈難得本發明目的之緻密構造。亦即傾向,平行於不織布構造體厚度方向之任意截面內多數存在有大致與截面平行之纖維,與截面大致正交之纖維數密度極度減少。唯因較少針刺數亦可得高度絡合效果,以於絡合處理之一部分使用後者之針為佳。亦可例如,於絡合處理初始階段至中期階段之任意階段,以無礙於目標緻密構造之程度使用後者之針作絡合處理,其次,使用前者之針以達目標緻密構造。
針之合計針刺數係以300~4000針/cm2
範圍內任一值為佳,500~350o針/cm2
更佳。使用上述於同距離有若干針鉤之針時係在300針/cm2
左右以下,10~250針/cm2
左右更佳。施以超過300針/cm2
之針刺處理則多有纖維於厚度方向配向,其後即使作針刺處理、收縮處理、壓製處理,仍顯著傾向不織布構造體之數密度難予提高。
海島型纖維構成之不織布構造體其必要平均數密度(平行於厚度方向之任意截面內與截面大致正交之纖維截面在每單位面積之個數)在600~4000個/mm2
,700~3800個/mm2
較佳,800~3500個/mm2
更佳。為得如此平均數密度之緻密構造,不只針刺處理等絡合處理,以併用熱風、溫水、蒸汽等之熱收縮處理為佳,這些處理以1種或組合複數者,最終可得本發明目的之緻密構造。當然,絡合處理、收縮處理之外,以與該處理同時或其後作壓製處理為佳。
針刺之絡合處理後,針刺之絡合處理及熱收縮處理後,以使之達上述海島型纖維構成之不織布構造體必要緻密度(平均數密度)之50%以上為佳,55~130%更佳。例如,最終目標為2000個/mm2
時,以至少1000個/mm2
以上之平均數密度為佳。
使用上述較佳之針,為以針刺處理為主體之緻密化處理得極緻密不織布構造體,合計針刺數係以800~4000針/cm2
為佳,1000~3500針/cm2
更佳。針刺數低於800針/cm2
,則不只緻密化不足,尤傾向藉長纖維網異層間纖維互相絡合之不織布構造體之一體化不足,而超過4000針/cm2
則雖亦取決於上述針之形狀,纖維明顯有被針切斷、割裂之損傷,纖維損傷尤其嚴重時,不織布構造體形態安定性大幅下降,且緻密度亦下降。
基於得到之不織布構造體及人造皮革用基材之形態安定性、拉斷強度等力學物性,纖維沿厚度方向之配向性等,長纖維網之整體厚度內以多受針鉤之作用為佳。因此,針刺深度係以設定為至少針最尖端側之針鉤能貫通長纖維網整體厚度之深度為佳。為實現空前之緻密構造,須設定成上述針刺數中50%以上之針刺為針鉤貫通長纖維網之深度,70%以上之針刺為針鉤貫通長纖維網之深度更佳。但若針刺深度過大,則針鉤所致纖維損傷顯著,針刺痕跡易於殘留在不織布構造體表面,故設定針刺條件時這些都必須留意。
絡合處理採用針刺法時,為抑制纖維之為針所傷,並抑制針與纖維強烈摩擦而帶電、發熱等,以於長纖維網製程以降絡合處理以前之任一階段賦予油劑為佳。賦予方法可採用噴塗法、逆塗法、觸接輥塗法、唇塗法等習知塗敷法,其中噴塗法不接觸長纖維網,且可使用短時間內可滲透至長纖維網內層之低黏度油劑而最佳。此所謂長纖維網製程以降,指熔融紡出海島型纖維,捕集.沈積於移動式網等捕集面上之階段以降。本發明中,絡合處理前賦予之油劑可係由1種成分構成者,較佳者為使用效果不同之複數種油劑,將之混合賦予或依序賦予。用於本發明之油劑係緩和針與纖維之摩擦,亦即金屬與聚合物之摩擦之潤滑效果高之油劑,具體而言以聚矽氧烷系油劑為佳,主體為二甲基矽氧烷者更佳。組合於該潤滑效果高之油劑使用之油劑,係以可抑制滑潤效果過強而往針鉤之牽掛以絡合之效果局部顯著下降,尤以纖維間之摩擦係數顯著下降而難以維持絡合狀態,摩擦效果高之油劑為佳,具體言之以礦物油系之油劑為佳。此外,因摩擦而顯著帶電時,以併用界面活性劑,例如聚氧伸烷基系界面活性劑等作為抗靜電劑為佳。
長纖維網、其疊合體或絡合處理後之長纖維網,可視情況於溫水中、高溫氛圍中或高溫高濕氛圍中作熱收縮處理成所欲之緻密度。例如,為得平均數密度800~1000個/mm2
左右之不織布構造體緻密度時,首先以絡合處理緻密化至500~700個/mm2
左右後作收縮處理至目標緻密度。為作熱收縮處理,係以長纖維網由收縮性海島型纖維形成,海島型纖維以外併用收縮性纖維製造長纖維網,或另製造收縮性網予以疊合為佳。為得收縮性海島型纖維,可於海成分聚合物、島成分聚合物之任一或二者採用熱收縮性聚合物紡絲。熱收縮性島成分聚合物有例如聚酯系樹脂、不同耐綸之共聚物等聚醯胺系樹脂、聚胺基甲酸酯系樹脂。收縮處理條件若係可充分收縮之溫度即無特殊限制,可依採用之收縮處理方法、處理對象物之處理量等適當設定。例如導入溫水中作收縮處理時,以於70~150℃範圍內之任一溫度作收縮處理為佳。
上述藉針刺之絡合處理、熱收縮處理之外,為使海島型纖維構成之不織布構造體達目標緻密度,可視情況以於後敘之高分子彈性體浸潤處理前採行壓製處理為佳。例如,目標為平均數密度800~1000個/mm2
左右之緻密度時,可先以絡合處理緻密化至600~800個/mm2
左右後,壓製處理至目標緻密度。採行壓製處理時係以與上述熱收縮處理併用,在加熱狀態下直接施以壓製處理為佳。採用如此之處理方法,因收縮處理以外壓製處理之緻密化大致同時進行,可得比只實施壓製處理更均勻之緻密化狀態,並可得高生產效率。構成不織布構造體之海島型纖維中,海成分聚合物之軟化溫度比島成分聚合物低20℃以上,較佳者低30℃以上時,與熱收縮處理併用之壓製處理於緻密化更加有效。此時,加熱至接近海成分聚合物之軟化溫度起低於島成分聚合物軟化溫度之溫度範圍,以僅使海島型纖維中之海成分聚合物軟化或接近該狀態。於該狀態下壓製則不織布構造體被壓縮成更緻密之狀態,將之冷卻至室溫即可得固定於所欲緻密狀態之不織布構造體。壓製處理緻密化之其它優點有,可將不織布構造體表面固定於更平滑化之狀態。經平滑化,可更有效獲致本發明之人造皮革用基材最大特徵:極細纖維束之極緻密集合狀態。亦即,可使人造皮革用基材表面更平滑,故於絨面人造皮革之製造,磨光等絨毛形成處理時之研削量可為更低,並於粒面人造皮革之製造,可不作基材表面之加熱壓製、磨光等,安定形成平滑而厚度50μm以下之極薄粒面層。
如此得之平均數密度600~4000個/mm2
之緻密不織布構造體,較佳者為去除海成分聚合物前,使其含有特定量之高分子彈性體。使其含有之方法有,以高分子彈性體溶液或分散液浸潤,以習知乾式法或濕式法使其凝固之方法。浸潤方法可採用,將不織布構造體浸入注滿高分子彈性體溶液之浴中後,以壓輥等作1次或複數次之軋榨處理至特定含液狀態之所謂浸軋法,或棒塗法、刀塗法、輥塗法、櫛塗法、噴塗法等種種習知塗敷法之任一。可係1種方法亦可組合複數種方法。
使之含於不織布構造體之高分子彈性體,可採用任何向來用於人造皮革用基材者。具體例有,選自聚酯二醇、聚醚二醇、聚醚酯二醇、聚碳酸酯二醇等之至少1種平均分子量500~3000之聚合物多醇,與選自4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、六亞甲二異氰酸酯等芳香族系、脂環族系、脂肪族系二異氰酸酯等之至少1種多異氰酸酯為主要成分之組合,更以乙二醇、乙二胺等有2以上活性氫原子之至少1種低分子化合物依特定莫耳比組合,這些經一段或多段反應得之各種聚胺基甲酸酯。採用聚胺基甲酸酯作為高分子彈性體之主體而得之人造皮革用基材,手感、力學物性上均衡佳,包含耐久性之均衡亦佳。使高分子彈性體含於不織布構造體時可以混合不同聚胺基甲酸酯為之,亦可將不同聚胺基甲酸酯分數次為之,又,聚胺基甲酸酯以外,可視情況亦可添加合成橡膠、聚酯彈性體、丙烯醯系樹脂等高分子彈性體,以高分子彈性體組成物使之含於不織布構造體。
以高分子彈性體溶液或分散液等高分子彈性體液浸潤於不織布構造體,其次使高分子彈性體依習知乾式法或濕式法凝固,將高分子彈性體固定於不織布構造體內。此所謂乾式法指將溶劑或分散劑經乾燥去除使高分子彈性體固定於不織布構造體內之方法全體。此所謂濕式法指浸潤以高分子彈性體液之不織布構造體利用高分子彈性體之非溶劑、凝固劑處理,採用添加有感熱凝膠化劑等之高分子彈性體液浸潤後之不織布構造體藉加熱處理,在去除溶劑或分散劑前使高分子彈性體暫時固定或完全固定之方法全體。
高分子彈性體液亦可適當配合以著色劑、凝固調節劑、抗氧化劑等配合於習知含於人造皮革用基材之高分子彈性體液之各種添加劑。使之含於不織布構造體之高分子彈性體或高分子彈性體組成物之量,可依目標用途之必要力學物性、耐久性、手感等適當調節,極細纖維束構成之不織布構造體單位面積重量為100時,高分子彈性體單位面積重量以10~150質量%為佳,30~120質量%更佳。高分子彈性體含量低於10質量%時,人造皮革用基材內部相鄰極細纖維束間介有高分子彈性體,與極細纖維束接觸、接著以抑制極細纖維束沿長方向移動之效果不足。尤以絨面人造皮革者,抗起球性等表面摩擦耐久性上難得本發明之效果。而高分子彈性體含量超過150質量%時,無上述於抗起球性之不良影響等問題,反有提升表面摩擦耐久性之傾向,但人造皮革用基材或將之製成粒面人造皮革、絨面人造皮革時手感卻顯著僵硬,更像橡膠,尤以絨面人造皮革其絨毛表面觸感傾向變粗而不佳。
為抑制含有高分子彈性體所致之手感變硬,習知人造皮革製法中係在高分子彈性體液之浸潤、凝固前,以聚乙烯醇樹脂等可溶解去除之樹脂,依高分子彈性體於不織布構造體之賦予量賦予。賦予高分子彈性體之際,構成不織布構造體之纖維與高分子彈性體之間因介有聚乙烯醇樹脂,去除該樹脂後,纖維與高分子彈性體即難以接觸或接著。然而,本發明因係採用纖維空前緻密之不織布構造體,並使用習知人造皮革用基材製法所無之細海島型纖維或極細纖維束,單以聚乙烯醇樹脂等賦予,使該樹脂均勻被覆於構成不織布構造體之纖維,且經被覆之纖維間有含高分子彈性體所需空隙之均勻存在仍有困難。且因成為不織布構造體內係該樹脂聚集之局部區域及該樹脂幾乎不存在之區域散置各處之狀態,並非本發明可採用以避免手感變硬之較佳方法。但是,例如為將不織布構造體之纖維間暫時固定以提升形態安定性,輔助性提升高分子彈性體之賦予步驟等之順暢性之等目的下,在無損於本發明效果之範圍內,該樹脂亦可以20%以下之對於不織布構造體單位面積重量之質量比少量賦予。
本發明採用之自構成含有高分子彈性體前或後之不織布構造體之海島型纖維去除海成分聚合物之較佳方法係,以島成分聚合物之非溶劑或非分解劑,含有高分子彈性體後之去除者為高分子彈性體之非溶劑或非分解劑液體,且為海成分聚合物之溶劑或分解劑液體處理不織布構造體之方法。島成分聚合物係適於本發明之聚醯胺系樹脂、聚酯系樹脂時,適用於海成分聚合物去除處理之液體其具體例有,海成分聚合物為聚乙烯時之甲苯、三氯乙烯、四氯乙烯等有機溶劑,海成分聚合物為可溶於溫水之聚乙烯醇樹脂時之可溶溫度之溫水。海成分聚合物為具鹼分解性之聚酯時,有氫氧化鈉水溶液等鹼性分解劑。海成分聚合物去除處理階段之不織布構造體不含高分子彈性體時,及含本發明較佳例之聚胺基甲酸酯時,上述任一液體皆可用作溶劑或分解劑。尤以採用有機溶劑、鹼性分解劑時,較佳者為適當調節高分子彈性體組成,以抑制去除處理所致之高分子彈性體劣化。經如此之海成分聚合物去除處理,海島型纖維變成島成分聚合物構成之極細纖維束,得較佳單位面積重量60~1800 g/m2
之本發明人造皮革用基材。
如此得之人造皮革用基材,如同習知之人造皮革製造,可視情況於厚度方向切成複數片,成為背面之面經研削等調整厚度,背面、正面以高分子彈性體、含極細纖維束之溶劑之液體作處理。然後,至少將正面以磨光處理等作起絨處理形成以極細纖維為主體之極細絨毛面,得絨面、正絨面等絨面人造皮革。於正面形成高分子彈性體構成之被覆層得粒面人造皮革。
為形成纖維絨毛面可採用,以砂紙、針布等作磨光處理、刮刷處理等任一習知方法。如此之起絨處理前或後,可用含可溶解或膨潤高分子彈性體或極細纖維束之溶劑,例如高分子彈性體為聚胺基甲酸酯時之二甲基甲醯胺(DMF)等處理液,極細纖維束係聚醯胺系樹脂時之含雷瑣辛等酚系化合物之處理液,塗於作起絨處理之表面。藉此可微調,藉高分子彈性體、極細纖維束之接著之極細纖維束拘束狀態,絨面人造皮革之極細纖維絨毛長度及表面摩擦耐久性等。
形成高分子彈性體構成之被覆層可採用任一以含高分子彈性體之液體直接賦予於人造皮革用基材表面之方法,將該液體一度塗於脫模紙等支持基材上後貼合於人造皮革用基材之方法等習知方法。用於形成被覆層之高分子彈性體可用任一與上述用以含於不織布構造體之高分子彈性體相同者等,向來作為粒面人造皮革被覆層之習知高分子彈性體。形成之被覆層厚度若在300μm以下即可製造手感與本發明之人造皮革用基材均衡之粒面人造皮革,並無特殊限制。本發明之人造皮革用基材之最大特徵:以極細纖維束之緻密集合狀態得之極平滑,表面層均勻之粒面人造皮革之製造時,被覆層厚度可形成為100μm以下,80μm以下較佳,3~50μm左右更佳,形成如此厚度之被覆層,即可得具極細之天然皮革般之折紋之粒面人造皮革。
如此之絨面人造皮革、粒面人造皮革亦可於將海島型纖維變成極細纖維束後之任一階段染色。本發明中可採用任一使用依纖維種類適當選擇之酸性染料、金屬錯鹽染料、分散染料、硫化染料、硫化還原染料等為主體之染料,利用壓染機、卷染機、液流染色機、繩狀染色機等通常用於習知人造皮革之染色之習知染色機之染色方法。染色以外,可視情況亦可作乾燥狀態下之機械搓揉處理,使用染色機、洗滌機等之濕式狀態下之回流處理,柔軟劑處理、滯焰劑、抗菌劑、除臭劑、拒水拒油劑等機能賦予處理,聚矽氧系樹脂、含絲蛋白處理劑、握持性賦予劑等觸感改質劑賦予處理、著色劑、蠟光被覆樹脂等上述以外樹脂之塗敷作創新性賦予處理等加工處理。本發明之人造皮革用基材因極細纖維束具非常緻密之集合狀態,潮濕狀態下之回流處理、柔軟劑處理可顯著改善手感,尤適於粒面人造皮革採用。例如回流處理者於60~140℃左右在含界面活性劑之水中處理,即可得具有更勝於天然皮革之鬆軟感,無損於緻密構造體本身之充實感之人造皮革。
以下舉具體實施例說明本發明之實施樣態,本發明不限於這些實施例。實施例中之份、%除非特加聲明,概以質量為準。
(1)極細纖維之截面積、極細纖維束之平均截面積及極細纖維束之平均集束根數以掃描式電子顯微鏡(100~300倍左右)觀察平行於人造皮革用基材厚度方向之任意截面。自觀察視野到處隨機選出配向成大致垂直於截面之極細纖維束20個。其次將選出之各極細纖維束截面放大至1000~3000倍左右,求出極細纖維之截面積及極細纖維束中之集束根數。
並就選出之20個極細纖維束,由上述方法測得之極細纖維截面積及集束根數計算求出極細纖維束之截面積。剔除最大截面積及最小截面積,求出其餘18個截面積之算數平均,得構成人造皮革用基材之極細纖維束平均截面積。極細纖維之集束根數非一定而有分佈時,同樣求出最大根數、最小根數以外18個極細纖維束集束根數之算數平均,得構成人造皮革用基材之極細纖維束中平均集束根數。
(2)平均數密度(平行於厚度方向之截面每單位面積內存在之極細纖維束截面個數)以掃描式電子顯微鏡(100~300倍左右)觀察平行於人造皮革用基材厚度方向之任意截面。觀察合計面積達0.5mm2
以上之3~10處,於各視野計數判定為大致垂直於極細纖維束長方向之截面個數。其合計個數除以合計觀察面積,求出存在於每1mm2
之極細纖維束截面個數。算出全部觀察視野內每1mm2
之極細纖維束截面個數之算數平均,求出人造皮革用基材之平均數密度。
(3)絨面人造皮革之外觀評估自人造皮革業界選出五位評審,以目視依以下基準評估絨面人造皮革,最多數評審之評估即外觀評估結果。
A:絨毛表面整體緻密性極高,手觸全無粗糙感而平滑。
B:絨毛表面整體緻密性上稍有稀疏,或雖整體較高但有部分緻密度較低、稀疏部分之散佈,手觸時略有粗糙感。
C:絨毛表面整體稀疏,手觸時頗感粗糙。
(4)絨面人造皮革手感評估得到之絨面人造皮革厚度低於0.8mm者縫製成高球手套,厚度0.8~1.2mm者縫製成夾克,厚度超過1.2mm者製成沙發。自人造皮革業界選出五位評審,經試用依以下基準評估絨面人造皮革之手感,最多數評審之評估即手感評估結果。
A:手感鬆軟並具十分之充實感,縫製品合身感良好。
B:柔軟度、蓬鬆感、充實感總有其一不盡如人意,縫製品合身感不足(手感、合身感與習知一般絨面人造皮革不相上下)。
C:柔軟度、蓬鬆感、充實感有一明顯較差,或皆極差,縫製品合身感不良(手感、合身感不如習知一般絨面人造皮革)。
(5)絨面人造皮革表面摩擦耐久性評估依JIS L1096規定之馬丁代爾摩擦試驗測定方法,以荷重12kPa、摩擦次數50000次之條件,對於得到之絨面人造皮革表面作摩擦處理。處理前後之質量差(磨損量)50mg以下者判定為耐摩擦性良好。並依以下基準目視比較處理前後絨面人造皮革表面之起球狀態(增減)。耐摩擦性良好且起球狀態為A或B者評估為表面摩擦耐久性優良。
A:不見起球增加(或絨毛之切斷等所致之起球減少)
B:雖僅稍見起球增加,但手觸有硬感之起球狀幾乎不增加
C:起球明顯增加,手觸有硬感之起球狀明顯增加
(6)粒面人造皮革外觀評估自人造皮革業界選出五位評審,依以下基準評估粒面人造皮革,最多數評審之評估即外觀評估結果。
A:表面平滑度極高,折紋細如天然皮革。
B:散佈有表面平滑性明顯較差處,或整體平滑性稍差,散佈有折紋明顯較粗處,或整體略粗糙。
C:明顯表面平滑度低,所有折紋粗。
(7)粒面人造皮革手感評估得到之粒面人造皮革厚度低於0.8mm者縫製成高球手套,厚度0.8~1.2mm者縫製成夾克,厚度超過1.2mm者製成沙發。自人造皮革業界選出五位評審,經試用依以下基準評估粒面人造皮革之手感,最多數評審之評估即手感評估結果。
A:手感鬆軟並具十分之充實感,手感上粒面層與基材之一體感良好,縫製品合身感良好。
B:手感上柔軟度、蓬鬆感、充實感、一體感總有其一不盡如人意,縫製品合身感不足(手感、合身感與習知一般粒面人造皮革不相上下)。
C:手感上柔軟度、蓬鬆感、充實感、一體感有一明顯較差,或皆極差,縫製品合身感不良(手感、合身感不如習知一般粒面人造皮革)。
(8)粒面人造皮革接著剝離強度評估得到之粒面人造皮革自任意處所沿長方向250mm、寬方向25mm切出3個長方向之試片。同樣沿長方向25mm、寬方向250mm切出3個寬方向之試片。各試片表面以沾有丁酮(MEK)之紗布拭去污物,無污染下於室溫乾燥2~3分鐘左右。切成長150mm、寬27mm、厚5mm之皺橡膠輕輕磨光後,經磨光之面如同試片以MEK去除污物並乾燥。於市售鞋用聚胺基甲酸酯接著劑(固體成分濃度20%)添加硬化劑5%並充分混合,隨即將上述混合物0.1~0.2g於試片及橡膠片之長方向一端至約90mm區域塗成均勻厚度。塗後之試片及橡膠片於室溫乾燥2~3分鐘,更於100~120℃之乾燥機中加熱約3分鐘引發硬化反應。其次,將試片及橡膠片之接著劑塗敷面相貼均勻壓合,最後於60~80℃之乾燥機中加熱約1小時促進硬化反應得充分接著之測定片。
將試片之未接著部分翻折,使試片之未接著部分與橡膠片之未接著部分形成約180°角後,使橡膠片在下側夾於拉伸試驗機之上下夾頭(夾頭間距:150mm)。以拉伸速度100mm/分鐘,作180°剝離試驗,記錄剝離中之應力值於圖紙。試片過硬而難以180°剝離,呈近乎T形剝離狀態時,亦可以長150mm、寬30mm、厚2mm左右之金屬製強化板疊於橡膠片背側夾於夾頭,使其不成T形剝離狀態。自記錄於圖紙之應力值,除開始剝離時之極大值及其隨後之極小值外,由其餘部分之應力曲線目視判定出平均應力值,以之為試片之接著剝離強度值。得自長方向、寬方向之各3個試片之強度值以其算數平均值各為長方向、寬方向之接著剝離強度評估結果。
海成分聚合物低密度聚乙烯(LDPE),島成分聚合物耐綸6(Ny6)各予熔化。於可形成海成分聚合物中分佈有25個截面積均一之島成分聚合物之複合紡絲用紡嘴,藉壓力平衡供給該熔融聚合物使截面內海成分聚合物與島成分聚合物之平均面積比可為海/島=50/50,紡嘴溫度290℃下由噴孔吐出。以氣流壓力調節為可使平均紡絲速度達3600m/分鐘之空氣噴嘴型抽吸裝置牽引細化,紡成平均截面積160μm2
(約1.6dtex)之海島型纖維,將之連續捕集於自背面抽吸之網上。調節網之移動速度以調整沈積量,更以保溫於80℃之壓花輥輕押,得平均單位面積重量30g/m2
,平行於厚度方向之截面上海島型纖維之截面有平均350個/mm2
存在,形態安定化至可捲取程度之長纖維網。
使用直交叉纖維積層裝置將上述長纖維網疊成20層之層狀長纖維網。於層狀長纖維網表面以二甲基聚矽氧烷系滑性油劑為主體,混有礦油系油劑及抗靜電劑之油劑噴霧後,以針刺法作絡合處理。針刺係用40號,針鉤深40μm,針鉤數1個之正三角形截面針A及42號,針鉤深40μm,針鉤數6個之正三角形截面輔助針B,以針A之針鉤及針B尖端起3個針鉤皆沿厚度方向貫通之針刺深度,自兩面作合計1200針/cm2
之針刺,將海島型纖維於厚度方向互相絡合。其次以氛圍溫度150℃作熱收縮處理後,更以保溫於10℃之金屬輥作壓製處理,得平均單位面積重量650g/m2
,平行於厚度方向之截面內海島型纖維之截面有平均1200個/mm2
存在,海島型纖維極緻密集合之不織布構造體。
於得到之不織布構造體,以聚醚系聚胺基甲酸酯為主體之聚胺基甲酸酯組成物13份、二甲基甲醯胺(以下稱為DMF)87份構成之高分子彈性體液浸潤,於水中濕式凝固。水洗去除DMF後,以經加熱之甲苯萃取出海島型纖維中之低密度聚乙烯,其次於熱水中共沸去除甲苯,乾燥得耐綸6之極細纖維集束成之極細纖維束構成之不織布構造體內部含聚胺基甲酸酯之厚約1.3mm之本發明人造皮革用基材。
依上述方法測定之極細纖維平均截面積為2.6μm2
,截面積約略均勻之極細纖維以集束根數25根集束。極細纖維束之平均截面積為68μm2
,極細纖維束中無截面積超過27μm2
之極細纖維存在。平行於厚度方向之截面內每單位面積存在之極細纖維束截面個數平均為1700個/mm2
,大半極細纖維束呈不與高分子彈性體接著之狀態。
實施例1中得之人造皮革用基材經切割,於厚度方向一分為二。分割面以砂紙作磨光處理至平均厚度為0.62mm後,另一面以設有砂紙之輥磨機作磨光處理以起絨及整絨,形成極細纖維絨毛面。更用Irgalan Red2GL(Ciba Specialty Chemicals)以4%owf濃度染色後,作刷絨整絨加工得正絨面人造皮革。依上述方法測定之平行於厚度方向之截面每單位面積存在之極細纖維束截面個數1500個/mm2
以上,兼具緻密性極高之絨毛表面,及空前之顯色性。乃外觀、手感、表面摩擦耐久性皆極為良好,具本發明效果之絨面人造皮革。評估結果如表1。
實施例1中,浸潤不織布構造體之高分子彈性體液改為聚碳酸酯系聚胺基甲酸酯65%及聚醚系聚胺基甲酸酯35%之混合聚胺基甲酸酯為主體之聚胺基甲酸酯組成物18份、DMF82份構成之液體以外,同樣得耐綸6極細長纖維集束成之極細纖維束構成之不織布構造體內部含聚胺基甲酸酯之厚約1.0mm之本發明人造皮革用基材。
依上述方法測定之極細纖維截面積、集束根數、極細纖維束之截面積皆同實施例1,如同實施例1極細纖維束中無截面積超過27μm2
之極細纖維。平行於厚度方向之截面每單位面積存在之纖維束截面個數2200個/mm2
,大半極細纖維束呈不與高分子彈性體接著之狀態。
實施例2中得之人造皮革用基材其一面以砂紙作磨光處理至平均厚度0.97mm後,另一面以設有砂紙之輥磨機作磨光處理以起絨及整絨,形成極細纖維絨毛面。更用Irgalan Red2GL(Ciba Specialty Chemicals)以4%owf濃度染色後,作刷絨整絨加工得正絨面人造皮革。依上述方法測定之平行於厚度方向之截面每單位面積存在之極細纖維束截面個數1950個/mm2
以上,兼具緻密性極高之絨毛表面,及空前之顯色性。乃外觀、手感、表面摩擦耐久性皆極為良好,具本發明效果之正絨面人造皮革。評估結果如表1。
實施例1中,構成長纖維網之海島型纖維其海成分聚合物與島成分聚合物之面積比改為海/島=25/75,並使平均截面積為175μm2
,針刺絡合處理中針A及B改用針鉤數9個之針C以外,如同實施例1製作人造皮革用基材。其次使用得到之人造皮革用基材,如同實施例2製作正絨面人造皮革。得到之正絨面人造皮革顯色性良好,而其它特性則低於本發明目標。評估結果如表1。
65份之島成分耐綸6及35份之海成分低密度聚乙烯各以擠壓機熔化。將該熔融聚合物供給於可形成海成分聚合物中分佈有均一截面積之島成分聚合物50個之截面,多數噴孔配置成同心圓狀之複合紡絲用紡嘴,於紡嘴溫度290℃下由噴孔吐出。吐出之聚合物經集束同時並牽引細化,紡成平均截面積940μm2
(約9.8dtex)之海島型纖維。得到之海島型纖維經3.0倍拉伸,捲縮後切成纖維長度51mm之短纖維。短纖維以梳理機開鬆後以直交叉纖維積層機堆疊得短纖維網。得到之短纖維網更予疊合之步驟以降,如同實施例1製作人造皮革用基材。其次使用得到之人造皮革用基材,如同實施例2製作正絨面人造皮革。得到之正絨面人造皮革具絨毛感較稀疏之絨面外觀,與實施例2之絨面人造皮革全然不同。顯色性良好,而表面緻密性不足缺乏光亮效果,手感硬,抗起球性亦低,其它特性則低於本發明目標。評估結果如表1。
使用島成分耐綸6、海成分低密度聚乙烯,以海成分與島成分比例50/50混合熔化。將熔融聚合物供給於多數噴孔配置成同心圓狀之紡嘴,於紡嘴溫度290℃下由噴孔吐出。吐出之聚合物經集束同時並牽引細化,紡成平均截面積940μm2
(約9.5dtex)之海島型纖維。紡絲後之海島型纖維截面係聚乙烯構成之海成分中散佈有耐綸6構成之數千個島成分之狀態。得到之海島型纖維經3.0倍拉伸,捲縮後切成纖維長度51mm之短纖維,將之以梳理機開鬆後以直交叉積層纖維製成短纖維網。得到之短纖維網更予疊合之步驟以降,如同實施例1製作人造皮革用基材。其次使用得到之人造皮革用基材,如同實施例2製作正絨面人造皮革。得到之正絨面人造皮革表面緻密性良好,具如同實施例2之正絨面外觀,顯色性差,手感硬如紙,其它特性則低於本發明目標。評估結果如表1。
針刺絡合處理條件如下變更以外如同實施例1製作人造皮革用基材。
以一般針刺機作絡合處理前,使用位於與刃部尖端等距處,於正三角形截面各角有1個針鉤深60μm之針鉤之針D作長纖維網之針刺。長纖維網以刷狀輸送帶輸送,同時以3個針鉤貫通厚度方向之針刺深度,自刷狀輸送帶反側以500針/cm2
之針刺數將海島型纖維互相於厚度方向強力絡合。其次以如同實施例1之針刺機,使用針A自兩面作1000針/cm2
之絡合處理。
其次使用得到人造皮革用基材,如同實施例2製作正絨面人造皮革。得到之正絨面人造皮革平行於厚度方向之截面每單位面積存在之極細纖維束截面個數,多處為平均800個/mm2
左右,整體係15~50根纖維束配向於厚度方向之部分,亦即極細纖維束截面個數0~50個/mm2
左右之部分,於寬方向以約100~500μm之間隔存在。正絨面人造皮革顯色性、表面摩擦耐久性良好,外觀、手感低於本發明目標。評估結果如表1。
實施例3中得之人造皮革用基材兩面以砂紙作磨光處理至厚度為0.90mm並作表面之平滑化處理後,其一面更以160℃之鏡面輥作平滑化處理。此面為嗣後步驟中之正面側。另於皺紋脫模紙上製作,聚碳酸酯系聚胺基甲酸酯為主體以顏料著色成茶色之聚胺基甲酸酯組成物構成之厚15μm之表面被覆層,更於其上製作含交聯劑之聚胺基甲酸酯系接著劑構成之接著層。得到之2層膜介著接著層貼合於上述人造皮革用基材正面側。於65℃之氛圍中作3日之陳化處理後,剝離脫模紙。其次使用洗衣機,於含界面活性劑及柔軟處理劑之70℃溫水中作鬆弛處理30分鐘,得本發明之粒面人造皮革。得到之粒面人造皮革平行於厚度方向之基材截面每單位面積存在之極細纖維束截面個數為平均1840個/mm2
,緻密度極高。外觀、手感、接著剝離強度皆極為良好,乃具本發明效果之粒面人造皮革。評估結果如表2。
海島型纖維改為剝離分割型纖維,變更絡合處理條件,並變更極細化方法以外如同實施例3製作人造皮革用基材。
構成長纖維網之纖維係用,具有耐綸6成分及聚對酞酸乙二酯(下稱PET)成分經交替貼合成花瓣狀,各成分由8個大致相同截面積之區域分割成16份之截面,平均截面積240μm2
(約3.0dtex)之剝離分割型纖維。
針A及針B改用針鉤深80μm,針鉤數9之針E,以針尖起第3針鉤貫通厚度方向之針刺深度(約8mm),自兩面作合計1000針/cm2
之針刺處理。於90℃溫水中浸泡90秒作收縮處理,其次不作壓製處理,自兩面作水壓150kg/cm2
之噴水處理。
取代萃取去除,改以氫氧化鈉水溶液作鹼液處理使PET成分減量約10%。
得到之人造皮革用基材表面及平行於厚度方向之截面以電子顯微鏡觀察,則表面為長纖維不織布底材,切斷之纖維以5~10個/mm2
之極高密度存在,並於截面全體寬方向以0.6~1.3mm左右之間隔存在有15~70根配向於厚度方向之纖維束。其次,使用得到之人造皮革用基材,如同實施例5製作粒面人造皮革。得到之粒面人造皮革乍見具如同實施例5中得之外觀,平行於基材厚度方向之截面每單位面積存在之極細纖維束截面個數極少,為平均330個/mm2
,大半纖維未分割極細纖維化,而分割之極細纖維束、幾乎所有未分割極細纖維束處處接著有高分子彈性體。其它特性亦全低於本發明目標。評估結果如表2。
得自本發明人造皮革用基材之正絨面人造皮革具有緻密度極高之天然正絨面人造皮革般之絨毛感外觀。且顯色性優良,兼有鬆軟感、充實感之手感,抗起球性為代表之表面摩擦耐久性等向來難以兼具之特性亦優良。得自本發明人造皮革用基材之粒面人造皮革具有平滑度高,折紋極細之天然皮革般之粒面感外觀。又,基材與粒面層之一體感、鬆軟感之手感及接著剝離強度等向來難以兼具之特性亦優良。這些人造皮革適用於衣料用、鞋用、袋子用、家具用、汽車座椅用、高球手套等各種運動手套等用途。
Claims (6)
- 一種人造皮革用基材,其係由極細纖維束構成之不織布構造體、及其內部所含之高分子彈性體構成的人造皮革用基材,其特徵為同時滿足下述(1)~(4):(1)上述極細纖維束係由平均6~150根之經集束的極細長纖維所形成,(2)形成上述極細纖維束之極細長纖維截面積在27μm2 以下,且80%以上之極細長纖維截面積在0.9~25μm2 之範圍,(3)上述極細纖維束之平均截面積在15~150μm2 之範圍,及(4)平行於不織布構造體厚度方向之任意截面內,極細纖維束之截面以平均1000~3000個/mm2 之範圍存在。
- 如申請專利範圍第1項之人造皮革用基材,其中極細纖維束係由平均6~90根集束之極細長纖維而形成。
- 如申請專利範圍第1或2項之人造皮革用基材,其中所含有之高分子彈性體係不與極細纖維束接著。
- 一種絨面人造皮革,其係於如申請專利範圍第1至3項中任一項之人造皮革用基材的至少一面,形成由極細纖維所構成之絨毛。
- 一種粒面人造皮革,其係於如申請專利範圍第1至3項 中任一項之人造皮革用基材之至少一面,形成由高分子彈性體所構成之被覆層。
- 一種人造皮革用基材之製法,其特徵為依序實施下述步驟(a)、(b)、(c)及(d),或(a)、(b)、(d)及(c):(a)熔融紡絲平均島數6~150個、海與島之平均截面積比5:95~70:30、平均截面積30~180μm2 之海島型纖維,不予切斷,以隨機配向狀態沈積於捕集面上製造長纖維網之步驟,(b)將上述長纖維網,可視情況以複數疊合,自兩面以貫通至少1以上針鉤之條件進行針刺,將海島型纖維互相三維絡合,其次,可視情況藉收縮處理、熱壓製處理而緻密化及/或固定化,製造在平行於厚度方向之截面中,海島型纖維的截面係以平均600~4000個/mm2 之範圍存在的不織布構造體之步驟,(c)以高分子彈性體溶液浸潤上述不織布構造體,利用濕式法使高分子彈性凝固之步驟,及(d)自構成上述不織布構造體之海島型長纖維萃取或分解去除海成分聚合物,並將海島型長纖維變成極細長纖維束之步驟。
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