一種雙組分纖維及其生產方法
2023-06-08 18:22:46 2
專利名稱：一種雙組分纖維及其生產方法
技術領域：
本發明涉及一種雙組分纖維及其生產方法，特別涉及一種含有可溶性聚酯的雙組 分長絲。
背景技術：
細旦和超細旦纖維是近年來發展迅速的差別化纖維的一種，被稱為新一代的合成 纖維和合成纖維的福音，從發展趨勢看，用細旦和超細旦纖維纖維製成成品，必然成為新世 紀高檔紡織品的流行趨勢。 細旦纖維由於直徑很小，因此其彎曲剛度很小，彎曲撓度大，纖維手感特別柔軟； 細旦纖維的比表面積很大，因此其織物的覆蓋性、蓬鬆性和保暖性有明顯提高；纖維比表面 積大，與灰塵或油汙接觸的次數更多，而且油汙從纖維表面間縫隙滲透的機會更多，因此具 有極強的清潔功能；將細旦纖維製成超高密織物，纖維間的空隙介於水滴直徑和水蒸汽微 滴直徑之間，因此超細織物具有防水透汽效果。但同時由於這些特點，造成紡制過程中存在 分梳困難、成條困難以及成紗棉結高的缺點，現有技術中主要採用海島及割纖紡絲來製備 細旦纖維。中國專利CN1102967C(授權號)公開了一種聚酯短纖維的改進方法，其中指出當 聚酯纖維的縱橫比為至少約1.85 1的簡單橢圓周邊截面時，在織物中表現出優於縱橫 比值較低的聚酯短纖維的得色量，且這種優異截面還可提供在自由端紡紗中的優越性，即 使得紗線的紡紗故障比傳統圓形截面的纖維少。此纖維要求紡絲條件較高，在單絲旦數為 0. 4 1. 5的同時要獲得專利所提及的截面縱橫比，噴絲板的設計及側吹風的控制較為嚴 格。
發明內容
本發明的目的在於提供一種光澤優異、手感柔軟的雙組分割纖細旦纖維，該纖維 由在橫截面上以橢圓形態進行著非連續分布的起成纖作用的第一聚合物和在橫截面上連 續分布的具有鹼溶性的第二聚合物組成，並且滿足下式，2 ^ N ^ 5 (I)60%^ A ^ 95% (II)式中，N表示在橫截面上第一聚合物不連續分布的個數，A表示在橫截面周長上第 一聚合物所佔的長度佔整個橫截面周長的比例。當N = 2時，雙組分纖維為二分割絲(如 圖4)，在吐出量及複合比一定的條件下，此時成纖聚合物當量纖度最高，噴絲板設計成本也 較低，但若要獲得較低當量纖度的成纖聚合物時，必須降低兩種聚合物的吐出量，從而導致 斷頭數的增加，造成紡絲狀況變差。因此要獲得較低當量纖度的成纖聚合物，可以適當提高 成纖聚合物在橫截面上不連續分布的個數，也就是N的數值，N數值越高，則成纖聚合物當 量纖度越低。N > 5時，噴絲板製作成本急劇上升，且要使成纖聚合物保持一定的縱橫比， 成纖聚合物與鹼溶性聚酯的複合比會下降，也就是鹼溶性聚酯使用量增加，導致成本增加，因此將N控制在2 5之間可以獲得較大的效益。A值可以隨複合比的變化而變化，N值固 定，兩組分總吐出量固定，調高成纖聚合物與鹼溶性聚酯間的複合比，則A值升高。A值過高 會導致雙組分纖維在後加工鹼減量過程難以進行，A值過低則鹼溶性聚酯使用量偏大，不利 於成本控制。第一聚合物與第二聚合物的重量百分比為85% 50% 15% 50%，重量百分 比的具體值需根據N值、A值以及縱橫比來決定，N值越低、A值越高、縱橫比越大，則第一聚 合物與第二聚合物的重量百分比越大，鹼溶性聚酯使用量越少。
第一聚合物為聚烯烴、聚氨酯、聚醯胺、聚酯或其組合物。其中的聚酯可以是以聚 酯為基準物進行各種物理或化學改性的聚酯纖維，如在聚對苯二甲酸乙二醇酯中添加聚乙 二醇，製成的親水性的聚酯纖維，在聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丙二醇酯、聚對 苯二甲酸丁二醇酯長鏈中接枝磺酸鹽，製成的陽離子可染聚酯纖維。第一聚合物中也可以 含有一定量的二氧化鈦，其含量優選為0% 7. 5%，二氧化鈦含量低，則其受鹼減量影響 小，其表面光澤度較好，隨著二氧化鈦含量的提高，織物懸垂性及防透性提高，但織物表面 光澤度下降。第二聚合物為鹼溶性聚酯，組成鹼溶性聚酯的主要成分為對苯二甲酸、乙二醇、間 苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉、聚乙二醇。本專利中關於鹼溶性聚酯的組成部分不是其發明 內容，因此關於第二聚合物的選擇是多樣的，其可以是鹼溶性聚酯，也可以是水溶性聚酯或 者具有低汙染易分解性的聚乳酸。本發明纖維的第一聚合物在纖維橫截面上以橢圓形態進行非連續分布，其橢圓截 面長徑與短徑比為1.5 1 4 1。本發明纖維需要經過鹼減量處理，因此減量之後的橢 圓纖維與未經過減量過程的圓形截面纖維相比，在同樣染料重量百分比的情況下，其顏色 較圓形截面纖維淺，具體數值見實施例中表1。該纖維的第一聚合物在橫截面上的每個橢圓 分布，經過鹼減量處理後的最終單絲纖度為0. 1 1. 5dtex，纖度過大，則不能體現纖維的 細旦絲效果，而纖度過低，則對紡絲條件要求偏高，不適合大規模生產。本發明採用的複合噴絲板可以為二割纖及多割纖，割纖數的多少視噴絲板製作成 本及單絲纖度要求而變化。本發明纖維的製造方法，具體為將第一聚合物和第二聚合物都乾燥至水分IOOppm 以下，分別送入A和B螺杆熔融，通過計量泵，經複合噴絲板擠出成型，在紡絲溫度為250 320°C，速度為1200 5000m/min的條件下卷取成絲，經過複合噴絲板製得的雙組分纖維 中，第一聚合物在單絲橫截面上體現為非連續分布，第二聚合物在單絲橫截面上體現為連 續分布，並滿足下式，2 ^ N ^ 5 (I)60%^ A ^ 95% (II)式中，N表示在橫截面上第一聚合物不連續分布的個數，A表示在橫截面周長上第 一聚合物所佔的長度佔整個橫截面周長的比例。根據紡絲速度的差別，可分為預取向絲和 全取向絲兩種。預取向絲的紡絲速度為1200 3500m/min，紡得的預取向絲可進行假捻及 延伸加工假捻加工絲的加工速度為300 700m/min、加工溫度為110 200°C、延伸倍率 為1. 20 3. 00，製得假捻變形絲，由於經過假捻加工，會導致後加工減量後的單絲截面異 形度增大；延伸加工絲的加工速度為300 700m/min、加工溫度為110 200°C、延伸倍率為1. 20 3. 00，製得牽伸絲。一步法紡制全取向絲的紡絲速度為3500 5000m/min，設定一熱輥溫度為70 100°C，二熱輥溫度為110 180°C，兩熱輥間延伸倍率為1. 20 3. 00， 具體設定數值需根據所要求的割纖絲的物性來決定。通過紡制預取向絲再延伸加工得到全 取向絲和一步法紡制全取向絲所得的割纖絲物性差異不大。本發明的優點是纖維原絲採用複合紡絲技術，原絲單絲纖度為0. 25 7. 5dtex, 消除了直接紡細旦纖維造成的分梳困難、成條困難以及成紗棉結高的缺點，同時對於噴絲 板的製作及側吹風的要求較低，適合現有紡絲機進行大規模紡絲而不需要對其進行改造； 本發明中的纖維進行織物加工後鹼減量，減量過程易於進行，其減量後纖維截面為橢圓形， 纖維得色量較高，同時織物手感柔軟。本發明的雙組分纖維中以橢圓形態進行非連續分布的第一聚合物的橢圓截面長 短徑比是可變化的，獲得較高長短徑比的途徑如下a、降低成纖聚合物與鹼溶性切片複合 比，複合比越小，長短徑比越高；b、變更噴絲板設計，降低減量後成纖聚合物的截面短徑長度。
圖1是本發明三割纖原絲截面圖。圖2是本發明二割纖原絲截面圖。圖3是本發明三割纖原絲假捻加工絲鹼減量後截面圖。圖4是本發明三割纖原絲延伸加工絲鹼減量後截面圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明作進一步說明。以下實施例不應看作是對本發明的 限制。實施例1熔融法紡絲製備三割纖纖維，第一聚合物與第二聚合物分別採用普通半消光聚對 苯二甲酸乙二醇酯(SD、Ti02含量0. 3% wt)和鹼溶性聚酯(CoPET)，分別乾燥使其水分小於 lOOppm，將普通半消光聚對苯二甲酸乙二醇酯與鹼溶性聚酯按重量比60 40分別投入A、 B擠出機，設定紡絲溫度，一號擠出機溫度290°C，二號擠出機溫度275°C，兩組分總吐出量 為23. 52g/min，採用特殊設計的三割纖噴絲板，控制側吹風風速25m/min，紡絲速度2800m/ min，所紡原絲纖度84. Odtex，普通半消光聚對苯二甲酸乙二醇酯在原絲橫截面上表現為非 連續組分，鹼溶性聚酯在原絲橫截面上表現為連續組分(如圖1所示)。對原絲進行假捻加工，熱箱溫度180°C，卷取速度500m/min，拉伸倍率1. 7。對原絲進行延伸加工，一熱輥溫度90°C，二熱輥溫度130°C，卷取速度500m/min， 延伸倍率1.7。在90°C，2% NaOH濃度下對織物進行減量，20min時已減量完全，取出清洗並乾燥， 得出減量率；將減量完全的織物進行染色，染色使用的染料為普通藍色分散染料，染料濃度 1.5%wt(相對於樣品重量)，在紅外染色機中以130°C的溫度染色30min，此時已完全上染， 取出進行水洗處理，測定織物的色調值，具體數值見表1。實施例2
採用與實施例1相同的紡絲、加工、減量、染色工藝，但改變其中的普通半消光聚 對苯二甲酸乙二醇酯和鹼溶性聚酯複合比例，重量比由60 40變為70 30，具體數值見 表1。實施例3 採用與實施例1相同的紡絲、加工、減量、染色工藝，但改變其中的普通半消光聚 對苯二甲酸乙二醇酯和鹼溶性聚酯複合比例，重量比由60 40轉變為80 20，具體數值 見表1。實施例4採用與實施例1相同的紡絲切片、紡絲溫度、吐出量、複合比及側吹風，但採用 一步法進行紡絲，設定一熱輥速度為2800m/min，溫度90°C，二熱輥速度4760m/min，溫度 130°C，卷繞速度4700m/min，所得全取向絲採用與實施例1相同的減量、染色工藝，具體數 值見表1。實施例5熔融法紡絲製備二割纖細旦纖維，採用與實施例1相同的切片、紡絲、加工、減量、 染色工藝及複合比，採用特殊設計的二割纖噴絲板(如圖2)，具體數值見表1。實施例6採用與實施例1相同的紡絲、加工、減量、染色工藝，但改變其中的成纖聚合物 為超有光聚對苯二甲酸乙二醇酯(TiO2含量0% Wt)，並改變其與鹼溶性聚酯的重量比為 70 30，具體數值見表1。實施例7採用與實施例6相同的紡絲、加工、減量、染色工藝及複合比，但改變其中的成纖 聚合物為全消光聚對苯二甲酸乙二醇酯(FD、TiO2含量2. 2% wt)，具體數值見表1。實施例8採用與實施例6相同的紡絲、加工、減量、染色工藝及複合比，但改變其中的成纖 聚合物為聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，具體數值見表1。對比例1熔融法紡制普通細旦半消光纖維，使用72H單成分噴絲板，紡絲溫度設定 為290 °C，冷卻系統為環狀側吹風，風速25m/min，紡絲速度2800m/min，所紡原絲纖度 84. Odtex，記錄紡絲過程中的斷頭數。使用與實施例一相同的加工及染色條件，不進行減量處理，具體數值見表1。表1.
權利要求
一種雙組分纖維，其特徵在於該纖維由在橫截面上以橢圓形態進行著非連續分布的起成纖作用的第一聚合物和在橫截面上連續分布的具有鹼溶性的第二聚合物組成，並且滿足下式，2≤N≤5(I)60％≤A≤95％(II)式中，N表示在橫截面上第一聚合物不連續分布的個數，A表示在橫截面周長上第一聚合物所佔的長度佔整個橫截面周長的比例。
2.根據權利要求1所述的雙組分纖維，其特徵在於第一聚合物與第二聚合物的重量 百分比為85% 50%: 15% 50%。
3.根據權利要求1或2所述的雙組分纖維，其特徵在於所述的第一聚合物為聚烯烴、 聚氨酯、聚醯胺、聚酯、或以上聚合物的組合物。
4.根據權利要求1或2所述的雙組分纖維，其特徵在於所述的第二聚合物為鹼溶性 聚酯，組成鹼溶性聚酯的主要成分為對苯二甲酸、乙二醇、間苯二甲酸二甲酯-5-磺酸鈉、 聚乙二醇。
5.根據權利要求1或2所述的雙組分纖維，其特徵在於第一聚合物以長徑與短徑比 為1.5 1 4 1的橢圓形態在纖維橫截面上進行著非連續分布，減量處理之後的第一 聚合物單絲纖度為0. 1 1. 5dtex。
6.一種雙組分纖維的製造方法，其特徵在於將第一聚合物和第二聚合物都乾燥至水 分IOOppm以下，分別送入A和B螺杆熔融，通過計量泵，經複合噴絲板擠出成型，在紡絲溫 度為250 320°C，速度為1200 5000m/min的條件下卷取成絲，經過複合噴絲板製得的雙 組分纖維中，第一聚合物在單絲橫截面上體現為非連續分布，第二聚合物在單絲橫截面上 體現為連續分布，並滿足下式，2彡N彡5 (I)60%^ A ^ 95% (II)式中，N表示在橫截面上第一聚合物不連續分布的個數，A表示在橫截面周長上第一聚 合物所佔的長度佔整個橫截面周長的比例。
7.根據權利要求6所述的雙組分纖維的製造方法，其特徵在於在紡絲速度為1200 3500m/min的條件下卷取成預取向絲。
8.根據權利要求6所述的雙組分纖維的製造方法，其特徵在於在紡絲速度為3500 5000m/min的條件下卷取成全取向絲。
9.根據權利要求7所述的雙組分纖維的製造方法，其特徵在於製得的預取向絲在假 捻機上進行假捻加工，加工速度為300 700m/min、加工溫度為110 200°C、延伸倍率為 1. 20 3. 00，製得加工變形絲。
10.根據權利要求7所述的雙組分纖維的製造方法，其特徵在於製得的預取向絲在延 伸機上進行拉伸加工，加工速度為300 700m/min、加工溫度為110 200°C、延伸倍率為 1. 20 3. 00，製得牽伸絲。
全文摘要
本發明公開了一種雙組分纖維及其製造方法，該纖維由在橫截面上以橢圓形態進行著非連續分布的起成纖作用的第一聚合物和在橫截面上連續分布的具有鹼溶性的第二聚合物組成，並且滿足下式，2≤N≤5(I)；60％≤A≤95％(II)；式中，N表示在橫截面上第一聚合物不連續分布的個數，A表示在橫截面周長上第一聚合物所佔的長度佔整個橫截面周長的比例。本發明的特點是採用複合噴絲板得到雙組分纖維。形成織物後，具有鹼溶性的第二聚合物被減量處理後剩餘的成纖第一聚合物纖維截面呈現近似橢圓形，其染色後能保持較高的得色量，且手感柔軟。
文檔編號D01F8/06GK101864604SQ20091013686
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月15日 優先權日2009年4月15日
發明者張雷, 曹海兵 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司