阅读说明：本技术 表面仿鳞片状复合单丝及其制备方法、用途 (Surface scale-like composite monofilament and preparation method and application thereof ) 是由 钱琦渊 邵新 邹叶飞 丁天 于 2020-03-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及纤维领域,为解决仿天然毛发用纤维视觉逼真度较差的技术问题,本发明提供一种表面仿鳞片状复合单丝及其制备方法、用途。本发明提供的表面仿鳞片状复合单丝包括：芯层为高粘PET,皮层由常规PET与阳离子改性PET的共混体经碱减量处理得到；表面仿鳞片状复合单丝的表层呈离散分布的凹孔状,纤度为6～85dtex、强度为5.2～8.6CN/dtex,刚性模量为210～250CN/dtex。由于凹孔的离散分布,表面仿鳞片状复合单丝的表面的折光率呈现出多维度差异,产生类似于天然毛发的仿鳞片视觉的特殊光泽感,其与天然毛的视觉观感区别较小,视觉上更加逼真。表面仿鳞片状复合单丝的物理性能优异,不易起静电、易于清洁和打理、无毒、无味,能够满足各种仿天然毛发的造型工艺要求和使用需求。(The invention relates to the field of fibers, and provides a surface scaly-like composite monofilament, and a preparation method and application thereof, aiming at solving the technical problem of poor visual fidelity of fibers for imitating natural hair. The surface scaly-like composite monofilament provided by the invention comprises: the core layer is high-viscosity PET, and the skin layer is obtained by alkali decrement treatment of a blend of conventional PET and cation modified PET; the surface layer of the surface scale-like composite monofilament is in a discrete distribution concave hole shape, the fineness is 6-85 dtex, the strength is 5.2-8.6 CN/dtex, and the rigidity modulus is 210-250 CN/dtex. Due to the discrete distribution of the concave holes, the refractive index of the surface of the scale-like composite monofilament presents multi-dimensional difference, the special luster feeling similar to the scale-like vision of natural hair is generated, the visual appearance difference of the scale-like composite monofilament and the natural hair is smaller, and the scale-like composite monofilament is more vivid in vision. The surface scale-like composite monofilament has excellent physical properties, is not easy to generate static electricity, is easy to clean and manage, is non-toxic and tasteless, and can meet the modeling process requirements and the use requirements of various natural-like hairs.)

表面仿鳞片状复合单丝及其制备方法、用途

技术领域

本发明涉及纤维领域，特别是涉及表面仿鳞片状复合单丝及其制备方法、用途。

背景技术

随着经济水平发展和人民生活水平的提高，毛发制品已成为现代生活中重要的时尚饰品，全世界每年消费量在15万吨左右。随着毛发制品行业的不断壮大，天然毛发原料比例越来越少。特别是随着国内外对于毛发制品需求量的逐渐增大，世界各国对动物保护意识的加强，天然毛发的原料成本逐渐升高，仿天然毛发制品或假发制品作为天然毛发制品的替代品，具有巨大的发展前景。

现有技术中，仿天然毛发制品或假发制品所采用的化学纤维具有价格便宜、造型持久度高的优势，但存在着与天然毛的视觉观感区别明显，逼真度较差的缺点。

发明内容

为了解决仿天然毛发制品或假发制品所采用的化学纤维存在的视觉上逼真度较差的技术问题，本发明提供的技术方案为：

本发明提供一种表面仿鳞片状复合单丝，包括：芯层为特性粘度0.76～0.92dL/g的PET，皮层由特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET的共混体经碱减量处理得到；所述皮层包覆所述芯层；所述表面仿鳞片状复合单丝的表层呈离散分布的凹孔状，所述表面仿鳞片状复合单丝的纤度为6～85dtex、强度为5.2～8.6CN/dtex，刚性模量为210～250CN/dtex；其中，所述阳离子改性PET的特性粘度为0.5～0.58dL/g。

本发明还提供一种制备上述的表面仿鳞片状复合单丝的方法，包括以下步骤：制备皮层原料步骤，将特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET通过双螺杆共混后造粒处理，得到特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET的共混体；制备皮芯层单丝步骤，芯层选用特性粘度0.76～0.92dL/g的PET，皮层选用所述特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET的共混体，经过螺杆熔融、复合成形、拉伸定型处理，得到皮芯层单丝；碱减量处理步骤，将所述皮芯层单丝经过碱减量处理得到如权利要求1所述的表面仿鳞片状复合单丝；其中，所述阳离子改性PET的特性粘度为0.5～0.58dL/g；特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET的混合比为75～85：25～15。

本发明提供的制备上述的表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，所述制备皮层原料步骤中的所述“双螺杆共混后造粒处理”之前还包括：分别将特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET真空干燥处理。

本发明提供的制备上述的表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，所述制备皮层原料步骤中的所述“双螺杆共混后造粒处理”的参数包括：造粒温度为265～295℃，共混时间：6～18min。

本发明提供的制备上述的表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，所述制备皮芯层单丝步骤中的所述“螺杆熔融”的参数包括：螺杆温度：皮层230～290℃、芯层260～310℃。

本发明提供的制备上述的表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，所述制备皮芯层单丝步骤中的所述“复合成形”的参数包括：皮芯复合比40～60:60～40，风速：0.25～0.55m/s，风温：22～36℃，纺速：800～1500m/min。

本发明提供的制备上述的表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，所述制备皮芯层单丝步骤中的所述“拉伸定型”的参数包括：拉伸温度：热盘80～130℃，热板150～210℃；拉伸比3～5.6倍，拉伸速度200～550m/min。

本发明提供的制备上述的表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，所述碱减量处理步骤的参数包括：碱液：NaOH浓度为2～10％，碱减量温度90～125℃，碱减量处理时间5～30min。

本发明还提供了一种仿天然毛发，至少部分使用了上述的表面仿鳞片状复合单丝。

本发明还提供了一种假发，至少部分使用了上述的表面仿鳞片状复合单丝。

本发明具有的优点或者有益效果：

本发明提供的表面仿鳞片状复合单丝由于凹孔的离散分布，表面仿鳞片状复合单丝的表面的折光率呈现出多维度差异，产生类似于天然毛发的仿鳞片视觉的特殊光泽感，其与天然毛的视觉观感区别较小，视觉上更加逼真。同时，表面仿鳞片状复合单丝还保持皮层的内层与芯层之间的牢固结合，保证了纤维棒状结构整体的完整性。表面仿鳞片状复合单丝的物理性能优异，不易起静电、易于清洁和打理、无毒、无味，卫生安全性良好，能够满足各种仿天然毛发的造型工艺要求和使用需求，具有广阔的市场前景。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是实施例2提供的制备表面仿鳞片状复合单丝的的部分步骤流程示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

现有技术中，仿天然毛发制品或假发制品所采用的化学纤维具有价格便宜、造型持久度高的优势，但存在着与天然毛的视觉观感区别明显，逼真度较差的缺点。

为了解决仿天然毛发制品或假发制品所采用的化学纤维存在的视觉上逼真度较差的技术问题，实施例1提供一种表面仿鳞片状复合单丝，包括：芯层为特性粘度0.76～0.92dL/g的PET，皮层由特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET的共混体经碱减量处理得到；皮层包覆芯层；表面仿鳞片状复合单丝的表层呈离散分布的凹孔状，表面仿鳞片状复合单丝的纤度为6～85dtex、强度为5.2～8.6CN/dtex，刚性模量为210～250CN/dtex；

其中，阳离子改性PET的特性粘度为0.5～0.58dL/g。

实施例1提供的表面仿鳞片状复合单丝的主要材质为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。PET具有如下优点：①表面平滑有光泽；②不易起静电；③机械性能(例如抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性)良好；④可阻挡紫外线；⑤耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂；⑥无毒、无味，卫生安全性好；⑦抗异味性能优良；⑧加工的工艺温度范围较宽。鉴于PET具有上述优点，表面仿鳞片状复合单丝具有①视觉光泽度优良；②不易起静电，不易打结，易于梳理；③机械性能(例如抗蠕变性，耐疲劳性，耐摩擦性、尺寸稳定性)良好，利于提高表面仿鳞片状复合单丝的造型的持久度；④可阻挡紫外线；⑤耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂的特性，使得表面仿鳞片状复合单丝易于清洁和护理；⑥无毒、无味，卫生安全性好，排除了使用者的过敏隐患，保证了人类或动物接触时的健康安全；⑦抗异味性能优良，给人以更好的使用体验；⑧加工的工艺温度范围较宽，利于实现表面仿鳞片状复合单丝的制备和后期的多样化造型。

芯层原料采用特性粘度0.76～0.92dL/g的PET，而皮层原料采用特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与特性粘度0.5～0.58dL/g的阳离子改性PET的共混体。

皮层原料中，阳离子改性PET是在常规PET(特性粘度0.6～0.68dL/g的PET)聚合物中插入第三单体磺酸基团得到。因为阳离子改性PET与常规PET的化学结构的相似，阳离子改性PET与常规PET的特性粘度也相近，根据相似相溶的原理，阳离子改性PET与常规PET共混时，理论上可以实现均匀混合。

皮层与芯层仅包含阳离子改性PET与常规PET，且二者化学结构相似，有利于实现皮层与芯层之间的相容性，避免皮层与芯层之间因不相容，引起皮芯层相对运动，使得表面仿鳞片状复合单丝出现皮层整体脱落或剥离于芯体的现象。

皮层原料的特性粘度低于芯层原料的特性粘度，皮层中阳离子改性PET的特性粘度低于常规PET的特性粘度。

由于阳离子改性PET是在常规的PET的聚合物中插入磺酸基团，又磺酸基团是一种极性亲水基团，具有吸电子效应，有利于水的渗入，促进水解过程的发生。因此阳离子改性PET在碱液中，在一定温度和时间下，相对于常规PET更易酯键水解而断裂链段。

本发明的构思巧妙之处是利用阳离子改性PET特性粘度较低(0.5～0.58dL/g)，在皮层与芯层复合成形时，皮层虽然为双组份共混体，但在喷口细流冷凝时，特性粘度较低的组分极易流变于皮芯层纤维的表面，即由于特性粘度的差异，阳离子改性PET会趋于迁移出皮芯层纤维的表面，因此，实际皮层的外层(即靠近皮芯层纤维的表面的部分)中阳离子改性PET含量较高，实际皮层的内层(即靠近芯层的部分)中常规PET含量较高。实际的皮芯层纤维的特性粘度：芯层＞皮层的内层＞皮层的外层。碱减量处理，使得皮层的外层中的阳离子改性PET酯键水解而断裂链段，阳离子改性PET与纤维本体的结合力降低，从而容易脱落出纤维本体，形成纤维表观的凹孔离散型分布。由于凹孔的离散分布，表面仿鳞片状复合单丝的表面的折光率呈现出多维度差异，产生类似于天然毛发的仿鳞片视觉的特殊光泽感。皮芯层结构是芯层为粘度较高的PET、皮层为常规PET与阳离子改性PET共混体，既有利保持单丝的强度、刚性模量，又易于碱减量的阳离子改性PET的脱除，有利于碱减量处理的能耗。同时，由于皮层的内层与芯层，组成结构相近，使得表面仿鳞片状复合单丝还保持皮层的内层与芯层之间的牢固结合，保证了纤维棒状结构整体的完整性。最终，表面仿鳞片状复合单丝的结构为皮芯层的棒状纤维，在棒状纤维的表面具有离散型分布的凹孔。肉眼观察表面仿鳞片状复合单丝呈现出仿鳞片状的特殊光泽。

此外，表面仿鳞片状复合单丝的纤度为6～85dtex、强度为5.2～8.6CN/dtex，刚性模量为210～250CN/dtex，表面仿鳞片状复合单丝的物理性能能够满足各种仿天然毛发的造型工艺要求和使用需求，具有广阔的市场前景，并且价格便宜、造型持久度高、与天然毛的视觉观感区别较小，逼真度更好。

综上，本发明提供的表面仿鳞片状复合单丝由于凹孔的离散分布，表面仿鳞片状复合单丝的表面的折光率呈现出多维度差异，产生类似于天然毛发的仿鳞片视觉的特殊光泽感，其与天然毛的视觉观感区别较小，视觉上更加逼真。同时，表面仿鳞片状复合单丝还保持皮层的内层与芯层之间的牢固结合，保证了纤维棒状结构整体的完整性。表面仿鳞片状复合单丝的物理性能优异，不易起静电、易于清洁和打理、无毒、无味，卫生安全性良好，能够满足各种仿天然毛发的造型工艺要求和使用需求，具有广阔的市场前景。

实施例2

实施例2提供一种制备实施例1的表面仿鳞片状复合单丝的方法，包括以下步骤，其对应的部分步骤流程示意图如图1所示：

制备皮层原料步骤(步骤S1)，将特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET通过双螺杆共混后造粒处理，得到特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET的共混体；

制备皮芯层单丝步骤(步骤S2)，芯层选用特性粘度0.76～0.92dL/g的PET，皮层选用特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET的共混体，经过螺杆熔融、复合成形、拉伸定型处理，得到皮芯层单丝；

碱减量处理步骤(步骤S3)，将皮芯层单丝经过碱减量处理得到如权利要求1的表面仿鳞片状复合单丝；

其中，阳离子改性PET的特性粘度为0.5～0.58dL/g；

特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET的混合比为75～85：25～15。

说明：实施例2涉及的原料特性粘度0.6～0.68dL/g的PET(即常规PET)与阳离子改性PET、特性粘度0.76～0.92dL/g的PET(简称为高粘PET)均由市售的方式获得。

实施例2提供的制备表面仿鳞片状复合单丝的方法，采用了双螺杆共混后造粒处理工艺制备得到皮层原料——特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET的共混体，采用熔融纺丝法将芯层为特性粘度0.76～0.92dL/g的PET与皮层为特性粘度0.6～0.68dL/g的PET与阳离子改性PET的共混体复合纺丝，得到皮芯层单丝。利用阳离子改性PET特性粘度较低(0.5～0.58dL/g)，在皮层与芯层复合成形时，皮层虽然为双组份共混体，但在喷口细流冷凝时，特性粘度较低的组分极易流变于皮芯层纤维的表面，即由于特性粘度的差异，阳离子改性PET会趋于迁移出皮芯层纤维的表面，因此，在皮芯层单丝中，实际皮层的外层(即靠近皮芯层纤维的表面的部分)中阳离子改性PET含量较高，实际皮层的内层(即靠近芯层的部分)中常规PET含量较高。实际的皮芯层纤维的特性粘度：芯层＞皮层的内层＞皮层的外层。芯层采用高粘PET的依据是因为高粘PET分子量较大，有利于为纤维提供中间支撑强度，提高皮芯层单丝的刚性，且其与皮层(常规PET和阳离子改性PET共混体)相容好。对皮芯层单丝碱减量处理，使得皮层的外层中的阳离子改性PET酯键水解而断裂链段，阳离子改性PET与纤维本体的结合力降低，从而容易脱落出纤维本体，形成纤维表观的凹孔离散型分布。由于凹孔的离散分布，表面仿鳞片状复合单丝的表面的折光率呈现出多维度差异，产生类似于天然毛发的仿鳞片视觉的特殊光泽感。同时，由于皮层的内层与芯层，组成结构相近，使得表面仿鳞片状复合单丝还保持皮层的内层与芯层之间的牢固结合，保证了纤维棒状结构整体的完整性。最终，表面仿鳞片状复合单丝的结构为皮芯层的棒状纤维，在棒状纤维的表面具有离散型分布的凹孔。肉眼观察表面仿鳞片状复合单丝呈现出仿鳞片状的特殊光泽。

为了防止原料中含有的水分对双螺杆共混后造粒及后续的皮芯层的熔融纺丝造成不利影响，实施例2提供的制备表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，制备皮层原料步骤(步骤S1)中的“双螺杆共混后造粒处理”之前还包括：分别将特性粘度0.6～0.68dL/g的PET(即常规PET)与阳离子改性PET真空干燥处理。通过真空干燥处理可以去除掉常规PET与阳离子改性PET中含有的游离水和部分结合水，避免在双螺杆共混后造粒及后续的皮芯层的熔融纺丝处理的过程中，由于原料受热，水分逸出，造成常规PET与阳离子改性PET的严重水解，使得常规PET与阳离子改性PET的性状发生变化，对双螺杆共混后造粒及后续的皮芯层的熔融纺丝造成不利影响。例如，由于水分逸出造成局部特性粘度下降，使得局部的机械强度降低，制得的皮芯层单丝容易在该处发生断裂。对常规PET和阳离子改性PET进行真空干燥处理可以大大提升表面仿鳞片状复合单丝产品的合格率。类似地，对芯层原料(高粘PET)进行真空干燥处理也有利于提升表面仿鳞片状复合单丝产品的合格率。

实施例2提供的制备表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，制备皮层原料步骤(步骤S1)中的“双螺杆共混后造粒处理”的参数包括：造粒温度为265～295℃，共混时间：6～18min。对于本领域技术人员而言，双螺杆共混后造粒处理工艺是能够理解的，且为现有技术中本领域的纤维生产中的常用工艺，故在此仅提供关键工艺参数，其他不予赘述。

造粒温度为265～295℃，共混时间：6～18min时，可以保证皮层的两种组分(即常规PET与阳离子改性PET)能够在较短的时间内实现均匀混合。

当造粒温度低于265℃，常规PET与阳离子改性PET的流变性较差，为了保证均匀混合，共混时间需要进一步延长，从而延长了表面仿鳞片状复合单丝生产周期，当造粒温度甚至低于常规PET与阳离子改性PET中任一种组分的熔点时，常规PET与阳离子改性PET中任一种组分可能无法形成熔体，即使无限期的延长共混时间也无法实现均匀共混。

当造粒温度高于265℃，常规PET与阳离子改性PET的流变性进一步提高，共混时间的进一步缩短，但共混时间的缩短程度较小，而造粒温度的提高意味着生产能耗的增加，生产能耗的增加所产生的成本增加高于缩短的生产周期所产生的利润，综合计算表面仿鳞片状复合单丝生产成本增加。当造粒温度进一步提高甚至可能导致常规PET与阳离子改性PET中任一组分变性(发生化学反应)，甚至无法达成生产目的。

实施例2提供的制备表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，制备皮芯层单丝步骤(步骤S2)中的“螺杆熔融”的参数包括：螺杆温度：皮层230～290℃、芯层260～310℃。对于本领域技术人员而言，螺杆熔融是能够理解的，且为现有技术中本领域的纤维生产中的常用工艺，故在此仅提供关键工艺参数，其他不予赘述。

实施例2提供的制备表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，制备皮芯层单丝步骤(步骤S2)中的“复合成形”的参数包括：皮芯复合比40～60:60～40，风速：0.25～0.55m/s，风温：22～36℃，纺速：800～1500m/min。对于本领域技术人员而言，复合成形是能够理解的，且为现有技术中本领域的纤维生产中的常用工艺，故在此仅提供关键工艺参数，其他不予赘述。

实施例2提供的制备表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，制备皮芯层单丝步骤(步骤S2)中的“拉伸定型”的参数包括：拉伸温度：热盘80～130℃，热板150～210℃；拉伸比3～5.6倍，拉伸速度200～550m/min。对于本领域技术人员而言，拉伸定型是能够理解的，且为现有技术中本领域的纤维生产中的常用工艺，故在此仅提供关键工艺参数，其他不予赘述。

实施例2提供的制备表面仿鳞片状复合单丝的方法，优选地，碱减量处理步骤(步骤S3)的参数包括：碱液：NaOH浓度为2～10％，碱减量温度90～125℃，碱减量处理时间5～30min。对于本领域技术人员而言，碱减量处理是能够理解的，故在此仅提供关键工艺参数，其他不予赘述。采用上述碱减量处理步骤的参数能够保证碱减量处理的充分、高效，生产的表面仿鳞片状复合单丝的纤度为6～85dtex、强度为5.2～8.6CN/dtex，刚性模量为210～250CN/dtex，能够满足各种仿天然毛发的造型工艺要求和使用需求；由于强度适宜，采用其作出的造型的持久度高，并且具有类似于天然毛发的仿鳞片视觉的特殊光泽感，产品风格明显。相比与现有技术中的碱减量处理，所采用的碱减量温度更温和、碱减量处理时间更短，原因在于，碱减量处理的对象皮芯层单丝的实际皮层的外层(即靠近皮芯层纤维的表面的部分)中阳离子改性PET含量较高，实际皮层的内层(即靠近芯层的部分)中常规PET含量较高。实际的皮芯层纤维的特性粘度：芯层＞皮层的内层＞皮层的外层。碱减量处理，使得皮层的外层中的阳离子改性PET酯键水解而断裂链段，阳离子改性PET与纤维本体的结合力降低，从而容易脱落出纤维本体，形成纤维表观的凹孔离散型分布。由于凹孔的离散分布，表面仿鳞片状复合单丝的表面的折光率呈现出多维度差异，产生类似于天然毛发的仿鳞片视觉的特殊光泽感。皮芯层结构是芯层为粘度较高的PET、皮层为常规PET与阳离子改性PET共混体，既有利保持单丝的强度、刚性模量，又易于碱减量的阳离子改性PET的脱除，有利于降低碱减量处理的能耗。

实施例3

现有技术中，仿天然毛发通常采用价格较昂贵的生物材料制成，实施例3提供一种仿天然毛发，至少部分使用了实施例1的表面仿鳞片状复合单丝。实施例3提供的仿天然毛发中使用了表面仿鳞片状复合单丝，采用廉价易得的原料、生产设备，可以实现批量化生产，降低了生产成本。实施例3提供的仿天然毛发由于含有表面仿鳞片状复合单丝能够产生类似于天然毛发的仿鳞片视觉的特殊光泽感，满足各种仿天然毛发的造型工艺要求和使用需求，具有广阔的市场前景和使用价值。

实施例4

现有技术中，假发通常采用价格较昂贵的生物材料制成，实施例4提供一种假发，至少部分使用了实施例1的表面仿鳞片状复合单丝。实施例4提供的假发中使用了表面仿鳞片状复合单丝，采用廉价易得的原料、生产设备，可以实现批量化生产，降低了生产成本。实施例4提供的假发由于含有表面仿鳞片状复合单丝能够产生类似于天然毛发的仿鳞片视觉的特殊光泽感，满足各种仿天然毛发的造型工艺要求和使用需求，具有广阔的市场前景和使用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。