具有三度空间的立体卷曲结构的单组份纤维和复合纤维(同心式皮芯型纤维例 外)的制造方法有多种，但归纳起来可分为两类：
一类是纺丝后用高温高压热气流送入变形喷嘴或卷曲器内定型，得到三维卷曲效果， 这类方法是纤维成型后强加给纤维的卷曲方法。另一类方法是通过不同组份或其它 不对称因素或条件，在纤维挤出成型过程中，造就存在不对称因素的内部结构，并 在后加工过程中使不对称因素显现出作用，从而形成三维卷曲纤维。
通常应用较多的是后面一种方法，其中又以双组份复合纤维为多。
双组份复合纤维由两种不同组份的聚合物组份构成，在整个纤维长度上，分为两个 不同的明显区域，或为并列型，或为皮芯型，其中，要得到卷曲纤维，皮芯型应排 除同心式的皮芯结构。
并列型复合纤维有良好的卷曲性能，但是在实际生产应用中，由于并列流动的 两相存在熔融指数和熔体或溶液的表观粘度等因素的差异，往往在纺丝过程中复合 的纺丝细流在喷丝板表面会产生弯头角，而弯头角在纺丝过程中会造成纤维截面结 构和性能的不均匀性，甚至会产生丝条沾污在喷丝板板面，使纺丝无法进行的情况， 因而，在实际生产中要求尽量避免或减少该种情况的出现。在同等条件下减小两组 份的表观粘度差可以减小弯头角造成的不利影响，弯头角总是弯向表观粘度高的组 份一侧，低粘度组份其界面形状总是围绕高粘度组份，技术人员在实际生产中会根 据弯头角方向及纤维截面形状，调节工艺温度来减小弯头角，但是，这样做的效果 往往不理想。当两组份的熔体表观粘度差异太大或其中一组份可纺性太差时，特别 是在纺制添加较多的粉体的功能性组份时因表观粘度太大或可纺性太差有可能致使 纺丝无法进行。
在纺制偏芯式的皮芯型纤维弯头角影响虽然较小，但由于纤维截面的不对称程 度通常小于并列型的复合纤维，所以，在同等情况下，得到的复合纤维的卷曲性能 往往不如并列型复合纤维。而且皮芯型纤维要求皮层组份的表观粘度小于或等于芯 层组份表观粘度，当皮层组份表观粘度远远大于芯层表观粘度时，皮芯截面有可能 无法形成。因此，在复合纤维的生产中，控制两组份熔体表观粘度，如何减小弯头 角的影响，并且保持良好的纤维卷曲性能，是一个需要解决的问题。

本发明的目的在于提供一种新颖的三维卷曲纤维，可以根据需要设计成不同的 力学不对称结构，从而使复合纤维形成特定的三维卷曲结构。该纤维不仅具有良好 的卷曲特性，而且在生产中可以很好的缓解弯头角问题，该技术方案的提出，解决 了并列型复合纤维存在的弯头角问题，同时其卷曲特性也等于或好于偏芯式的皮芯 型纤维。
为了实现上述目的，本发明提供一种三维卷曲纤维，该纤维包括第一聚合物组分 和第二聚合物组分，在纤维横截面上，所述第二聚合物组分为至少两个不连续的区 域，该第二聚合物组分为的至少两个不连续区域分布在第一组分之内或至少部分与 第一组分相连接从而形成至少三个独立区域，第一聚合物组分和第二组分聚合物所 分别构成的区域呈力学不对称结构。
本发明中，当两个组份聚合物的热收缩率不同时，更容易形成上述力学不对称 结构。
本发明所述的力学不对称结构是指在所述的复合纤维截面中两个组份所构成的 不同区域的重心不重合，且两个组份聚合物的热收缩率不同。具体地说，纤维中， 第二聚合物组分各个不连续区域的总和与第一聚合物组分形成的区域呈力学不对称 结构，也就是，第二聚合物组分各个不连续区域的总和与第一聚合物组分形成的区 域的重心不重合。
这里，本发明中的第一聚合物组分和第二聚合物组分，并不限于两种组成不同 的聚合物组分，其可以是同种聚合物但不同分子量，也可以是不同类聚合物。无论 各组份是否为同类聚合物，都应满足以下条件：优选所述的两组份聚合物满足表观粘 度的比值大于1.0，优选两组份聚合物表观粘度的比值大于1小于2.5，更优选范围 在1.2-1.5之间。
本发明中最优选同种或同系列的聚合物分别作为第一和第二聚合物组分，因为此 时两组分的相容性最好。例如，优选第一和第二聚合物组分分别选自聚酯系PET、PBT、 PTT种的一种，或者分别选自己内酰胺系尼龙6、尼龙66等的一种。
在本发明优选的实施方式中，在纤维横截面上，所述第二聚合物组分呈现为三个 不连续的区域，该第二聚合物组分的三个不连续的区域分布在第一组分之内或至少 部分第一组分相连接从而形成四个独立区域，第一组分的各个不连续区域的和与第 二组分的区域呈力学不对称结构。
更为优选地，当第二聚合物组分的三个不连续的区域分布在第一组分之内或至 少与第一组分部分相连接形成四个独立区域时，该第二聚合物组分的三个不连续的 区域的重心的连线构成一等边三角形。本申请发明人研究发现，在该种情况下，纤 维的卷曲性能与弯头角状况以及可纺性都处于一个令人满意的范围；当然也可以根 据需要设计成不同的力学不对称结构，从而使复合纤维形成特定的三维卷曲结构。
复合纤维的卷曲特性与各组份熔体粘度、熔体弹性、熔体表面张力、熔体温度、 剪切速率等因素有关，复合纤维采用本发明所述的结构，其卷曲特性可以得到很好 的实现。
虽然同为双组份三维卷曲纤维，本发明的三维卷曲纤维与并列型双组份复合纤 维不同之处在于：并列型复合纤维的截面存在两个独立的部分，两种组份占据纤维 的一半，由于在纺丝的过程中两组份的熔体复合时存在表观粘度的差异，其成为弯 头角产生的一个重要的原因；本发明三维卷曲纤维截面存在三个或三个以上的独立 区域，其中一种组份构成单独一区，该区域与其它相连，其它区域由第二种组份构 成。
本发明的三维卷曲纤维截面通常应该为圆形，其中第一聚合物组分构成单独一区 域，该区域与其它相连，另外区域由第二聚合物组分构成。第二聚合物组分中可以 含有功能组份，这些功能组份可以是导电物质、抗菌物质、抗紫外线物质、负氧离 子物质、远红外物质等。
所述的导电物质可以是碳黑、金属氧化物；所述的抗菌物质可以是银系抗菌粉体 或其它抗菌粉体；所述的抗紫外线物质可以是抗紫外线粉体；；所述的负氧离子物质 可以是电气石等矿物质的粉体；所述的远红外物质可以是远红外粉体。
上述功能组份的加入，使本发明所述纤维不仅具有良好的卷曲特性，而且增加 了丰富的功能特性，满足了各种不同环境、不同需求下的特殊应用。
本发明所述的聚合物组分为能够用于生产粘胶纤维和合成纤维的各种聚合物，包 括但不限于：生产粘胶纤维的纤维素、聚酰胺、聚酯或聚丙烯及它们的改性聚合物， 如聚己内酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚己内酰己二 胺(尼龙66)、PBT、PTT及其改性聚合物所述的聚合物优选。
本发明中，第一聚合物组分和第二聚合物组分的重量比为5/95-45/55，优选 6/94-40/60。
本发明两组分三维卷曲纤维的制备方法为：取同种而分子量(粘度)不同的聚合 物或者两种不同种聚合物，控制粘度的比值大于1，将第二组份采用同向双螺杆挤出 机混合后制成共混切片，然后与第一组份使用双组分纺丝机纺丝；第一组份、第二 组份原料分别加入螺杆挤出机，经过纺丝、牵伸、定型、卷绕等工序后，制成具有 特殊功能的带有三维卷曲的复合纤维。
上述制备方法中，具体工艺参数为：纺丝箱体温度为200-300℃；纺丝速度为 200-4500米/分；牵伸温度为40-160℃；定型温度为60-230℃；纤维牵伸定型后具 有三维卷曲性能，其卷曲率在3-40％之间，并且在纺丝过程中熔体细流没有明显 弯头角出现。
也可以在第二组分中加入功能组份，如导电物质、抗菌物质、抗紫外线物质、负 氧离子物质、远红外物质等。
满足该种情况下的双组份复合纤维，在同等条件下，与并列型和偏心皮芯型等复 合纤维相比较，既能够很好的改善弯头角问题，并且拓宽了复合纤维对两组份熔体 表观粘度差异的限制和对两组份对可纺性的限制，同时其卷曲特性也等于或好于偏 芯式的皮芯型纤维。
基于以上的描述，本发明提供了一种不同于并列型和皮芯型的双组份复合纤维， 可以根据需要设计成不同的力学不对称结构，从而使复合纤维形成特定的三维卷曲 结构。该纤维具有良好的卷曲性能和可纺性，并且其生产过程中不存在严重的弯头 角现象，使得在生产过程比较顺利并且得到的纤维结构和性能具有很好的均匀性。
附图说明
图1为本发明所述纤维的截面示意图，其中，1为第1组份，2为第二组份；
图2为本发明所述纤维的另一种截面示意图；
图3为本发明最佳实施例。

实施例1
原料组成：第一组份为聚己内酰胺；第二组份为聚己内酰胺/碳黑；二者粘度η 比值为1.2。
制备过程：将第二组份采用同向双螺杆挤出机混合后制成共混切片，然后与第 一组份使用双组分纺丝机纺丝；第一组份、第二组份原料分别加入螺杆挤出机，两 组分在分配板的孔道复合后，由喷丝板导孔喷出成型，经过纺丝、牵伸、定型、卷 绕等工序后，制成具有特殊功能的带有三维卷曲的复合纤维，纤维的截面形状如图3 所示。
附图3中1代表第一聚合物组分形成的区域，2、21、22代表第二聚合物组分形 成的独立区域，区域，其中2代表的第二聚合物组分的区域与第一组分区域相连接， 其它部分为纤维的边缘，21和22代表的第二聚合物组分的区域在第一聚合物组分的 区域之内，2、21、22的中心点组成的三角形为等腰三角形，2、21和22形成的区 域的和与第一聚合物组分形成的区域力学不对称，也就是，2、21和22形成的区域 的和与第一聚合物组分形成的区域的中心补重合。
工艺参数：复合比(第一组份/第二组份)为8/92；第二组份组分比(聚己内酰 胺/碳黑)为85/15；纺丝箱体温度为282℃；纺丝速度为2500米/分；牵伸温度为8 ℃；定型温度为℃；纤维牵伸定型后具有三维卷曲性能，卷曲率可达到32％，并且在 纺丝过程中熔体细流没有明显弯头角出现，可纺性良好。
实施例2
原料组成：第一组份为聚对苯二甲酸乙二酯；第二组份为聚对苯二甲酸乙二酯/ 三氧化二铝，二者粘度η比值为1.5。
制备过程：第二组份采用同向双螺杆挤出机混合后制成共混切片，然后与第一 组份使用双组分纺丝机进行纺丝，原料第一组份、第二组份分别加入螺杆挤出机， 两组分在分配板的孔道复合后，由喷丝板导孔喷出成型，经过纺丝、牵伸、定型、 卷绕等工序后，制成具有远红外功能的带有三维卷曲的复合纤维；纤维的截面形状 如图2所示。
附图2中1代表第一聚合物组分形成的区域，2、23、24代表的第二聚合物组分形 成的与第一聚合物组分区域相连接，其它部分为纤维的边缘，2、23、24的中心点组 成的三角形为等腰三角形，2、23和24形成的区域的和与第一聚合物组分形成的区域 力学不对称，也就是，2、23和24形成的区域的和与第一聚合物组分形成的区域的中 心不重合。
工艺参数为：复合比(第一组份/第二组份)为15/85；第二组份组成(聚对苯 二甲酸乙二酯/三氧化二铝)为90/10；纺丝箱体温度为92℃；纺丝速度为2200米/分； 牵伸温度为95℃；定型温度为60℃；纤维牵伸后三维卷曲性能可达到26％，在纺丝过 程中熔体细流没有明显弯头角出现，可纺性良好。
实施例3
原料组成：第一组份为聚丙烯；第二组份为聚丙烯/电气石，二者粘度η比值为 1.3。
制备过程：使用复合纺丝机纺丝，使用螺杆挤出机分别注入原料第一组份、第 二组份，两组分在分配板的孔道复合后，由喷丝板导孔喷出成型，经过纺丝、牵伸、 定型、卷绕等工序后，得成品，纤维的截面形状如图1所示。
附图1中1代表第一聚合物组分形成的区域，2代表的第二聚合物组分区域与第一 聚合物组分区域一部分相连接，其它部分为纤维的边缘，21代表的第二聚合物组分 的区域在第一聚合物组分的区域之内，2和21形成的区域的和与第一聚合物组分形 成的区域力学不对称，也就是，2和21形成的区域的和与第一聚合物组分形成的区域 的中心不重合。
工艺参数：复合比(第一组份/第二组份)为30/70；第二组份组成(聚丙烯/电 气石)为75/25；纺丝箱体温度为264 ℃；纺丝速度为1800米/分；牵伸温度为70℃； 定型温度为0℃；纤维牵伸后三维卷曲性能达到28％并能释放负氧离子，在纺丝过程 中熔体细流没有明显弯头角出现。
实施例4
原料组成：第一组份为聚对苯二甲酸乙二酯；第二组份为聚对苯二甲酸丙二酯； 二者粘度η比值为1.5。
制备过程：将第二组份采用同向双螺杆挤出机混合后制成共混切片，然后与第 一组份使用双组分纺丝机纺丝；第一组份、第二组份原料分别加入螺杆挤出机，经 过纺丝、牵伸、定型、卷绕等工序后，制成具有特殊功能的带有三维卷曲的复合纤 维，纤维的截面形状如图3所示。
工艺参数：复合比(第一组份/第二组份)为5/95；纺丝箱体温度为295℃；纺 丝速度为2500米/分；牵伸温度为95℃；定型温度为130℃；纤维牵伸定型后具有三 维卷曲性能为23％，并且在纺丝过程中熔体细流没有明显弯头角出现。
实施例5
原料组成：第一组份为聚己内酰胺；第二组份为聚己内酰二胺；二者粘度η比 值为2。
制备过程：将第二组份采用同向双螺杆挤出机混合后制成共混切片，然后与第 一组份使用双组分纺丝机纺丝；第一组份、第二组份原料分别加入螺杆挤出机，经 过纺丝、牵伸、定型、卷绕等工序后，制成具有特殊功能的带有三维卷曲的复合纤 维，纤维的截面形状如图3所示。
工艺参数：复合比(第一组份/第二组份)为5/95；纺丝箱体温度为288℃；纺 丝速度为2400米/分；牵伸温度为120℃；定型温度为118℃；纤维牵伸定型后具有 三维卷曲性能为36％，并且在纺丝过程中熔体细流没有明显弯头角出现。
实施例6
原料组成：第一组份为聚己内酰胺；第二组份为聚己内酰二胺；二者粘度η比 值为2.5，其他同实施例5。纤维牵伸定型后具有三维卷曲性能为40％。