专利名称：优秀的阻燃剂和耐光的复合纤维和采用所述复合纤维的室内织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有优异的阻燃性和色牢性的复合纤维以及采用所述复合纤维的室内织物(interior fabrics)。更具体地,本发明涉及采用聚亚苯基硫醚的鞘-芯式复合纤维和海-岛式复合纤维以及采用所述复合纤维的室内织物。
背景技术：
阻燃性纤维的市场已然非常巨大并已开始关注用于阻燃的室内材料。诸如那些由尼龙、聚酯、聚丙烯等形成的合成纤维，由于具有优异的物理及化学性质，如今以衣物、帘幕、地毯及其他的材料的形式被广泛地应用。然而，这些纤维是可燃的； 因此当应用于汽车辅料、住房建筑等时需要它们具有阻燃性。由于在消防和环境方面有力的法规，对于阻燃性的需求持续地增加。在日本，在基础设施中使用阻燃性纤维是被法律规定的。为了获得批准，床垫尤其是婴儿产品应由阻燃性的材料制成。各种无环保标识的产品由于欧洲的严格的法规而不能进入市场。就用于交通工具(即，汽车、火车、轮船、空中交通工具)的室内纤维材料的角度而言，阻燃剂PET纱线(自身包含阻燃剂的纱线)或通过后期阻燃性加工(post flameretardancy finish)制成的PET纱线已经用于汽车。但是,这些材料没有达到所需的阻燃性能且具有非环保的缺点。在火车、轮船、空中交通工具中，已采用具有优异的阻燃性能的羊毛或丙烯酸纤维，并且也部分地采用高成本的芳纶纤维。用于汽车的室内材料仅对可燃性(碳化)有要求，而用于火车、轮船、以及空中交通工具的那些室内材料对可燃性(碳化距离、灼热时间或L0I)以及烟浓度(smokedensity)、毒性指数有更多的要求。因此，对于诸如PET、尼龙等的合成纤维而言很难满足阻燃的性质，从而采用了羊毛、丙烯酸纤维、或特制纤维。如此，对适合于交通工具及其他功能的室内材料的需要量大大增加了。在室内材料的功能方面待考虑的一些问题是对火的防护，即阻燃性能。给纤维赋予阻燃性通常是通过将阻燃剂添加至起始聚合物或用阻燃剂后处理纤维来实现的。确保稳定的阻燃性能的一个难点来自于阻燃添加剂的量的局限以及对卤素阻燃剂的限制。阻燃性处理(在纺丝步骤(spinning step)中添加阻燃剂或采用使用阻燃剂的后处理的加工)导致耐久性及情感品质(设计)不能满足顾客的需求。特别是，由于大多数的汽车室内材料与聚氨酯泡沫紧密相联，这就需要使用诸如具有优异的阻燃性的聚亚苯基硫醚(L0I为34)之类的高阻燃性材料以便加强和补充这些复合材料。近来，在用于家居服务或建筑的室内材料领域中对于阻燃性的需求持续地增加。对于这些用途，由于聚酯纤维易于控制并且具有价格优势因此已被广泛地使用。尽管有这些优点，聚酯纤维仍不能确保高阻燃性能，例如，超过30的LOI。
为了降低火灾导致的破坏，有必要使用阻燃性的纤维和能够给予室内材料、阻燃性材料、以及吸音材料热稳定性、耐化学药品性、以及尺寸稳定性的纤维，上述纤维变得有大量的市场需求。上述纤维的典型示例是聚亚苯基硫醚。由于聚亚苯基硫醚本来就相对于热更为稳定。因此，聚亚苯基硫醚在优异的阻燃性能、对烟浓度的稳定性、以及控制毒气方面呈现出许多优势。此外，聚亚苯基硫醚具有持续的热稳定性、化学抵抗性、低吸收性、尺寸稳定性、以及化学药品耐受性等。与此不同，通过后期阻燃性加工的PET或添加阻燃剂的纤维具有阻燃性能的局限性、差的烟浓度，并且不能够控制毒气。已知聚亚苯基硫醚纤维能够用分散染料染色。但是，聚亚苯基硫醚纤维往往局限于不要求染色的后置过滤器(back-filter)、电子部件、汽车部件的应用。为了替代传统的室内材料和工程纤维而通过提高聚亚苯基硫醚的染色和色牢度，这就鼓励了对于聚亚苯基硫醚的研发。换言之，聚亚苯基硫醚的热稳性(L0I为34)已被证实，但是为了同时兼作用于空中交通工具的室内材料与室内材料，还需要获得烟浓度和毒气的证实以及调控技术。同时，次于阻燃性能的最重要的性质是被用于室内材料中的视觉特征。例如，因为诸如帘幕之类的建筑材料和用于诸如汽车之类的可移动工具的室内材料被长时间地暴露于严酷环境(阳光或紫外线)中的光线下，所以在经染色的产品中，色牢性是非常重要的因素。聚亚苯基硫醚具有优异的阻燃性、热稳性、以及耐化学药品性，但是不耐阳光。另外还存在这样一个问题当在高温下长时间地暴露于阳光时，聚亚苯基硫醚的颜色变为棕色。因此，本发明设计出具有阻燃性能、热稳性、以及优异的染色和色牢性的纤维，以及采用所述纤维的室内织物。
发明内容
技术问题本发明致力于解决上述问题，并且本发明的一个目的在于提供一种具有优异的阻燃性的复合纤维(conjugated fiber)以及采用所述纤维的室内织物。本发明的另一个目的在于提供一种具有优异的阻燃性以及染色性能和色牢性的
复合纤维。本发明的又一个目的在于提供一种室内织物，该室内织物用于控制烟浓度和毒气并且可适用于交通工具的室内材料。技术方案本发明的实施方式提供一种复合纤维，该复合纤维包括一聚亚苯基硫醚树脂的芯成分以及一聚酯基树脂的鞘成分。本发明的实施方式提供一种具有优异的阻燃性和色牢性的复合纤维，该复合纤维包括一聚亚苯基硫醚树脂的岛成分(island component)以及一聚酯基树脂的海成分(seacomponent)。在一些实施方式中，鞘成分的面积为复合纤维的整个面积的20%至60%。、
在一些实施方式中，海成分的面积为复合纤维的整个面积的20%至60%。在一些实施方式中，包含40重量％至80重量％的聚亚苯基硫醚树脂以及20重量％至60重量％的聚酯基树脂。在一些实施方式中，芯成分的截面是圆形、多边形、特殊字符(X、Y和T)以及不规则的。在一些实施方式中，岛成分的截面是圆形的、椭圆形、以及多角形异形截面。在一些实施方式中，复合纤维的纱线粗细度为O. 3至20旦尼尔(denier)。在一些实施方式中，聚亚苯基硫醚的重均分子量为35，000至80，000，聚亚苯基硫醚的熔融粘度在300。。时为I, 000至3，500泊(poise)。
在一些实施方式中，聚酯基树脂是选自由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烧二甲醇酯(polyethylene-terephthalate glycol,PETG)、和聚对苯二甲酸环己二甲酯(poly-cyclohexane-dimethylene-terephthalate, PCT)组成的组中的至少之一。在一些实施方式中，将至少一个二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO2)、高岭土与所述聚酯基树脂混合，并且基于100重量份的聚酯基树脂，二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO2)、高岭土以0. I至10. O重量份的量被混合。在一些实施方式中，采用所述复合纤维提供室内织物。在一些实施方式中,所述室内织物可应用于交通工具的室内材料。有益效果根据本发明实施方式的复合纤维具有优异的阻燃性、染色性能、以及色牢性。另外，根据本发明实施方式的复合纤维能够控制烟浓度和毒气，以可应用于交通工具的室内材料。此外，根据本发明实施方式的复合纤维能够控制色牢性、烟浓度和毒气，以将高档纺织品(例如，芳纶、碳纤维、ΡΒ0)与广用的纺织品(例如，PET、尼龙、聚丙烯)合并使用。
图I至图4为根据一实施方式的鞘-芯式复合纤维的截面图；以及图5至图7为根据一实施方式的海-岛式复合纤维的截面图。
具体实施例方式现将参照附图详细描述本发明的优选实施方式。应注意在整个附图和说明书中将尽可能地使用相同的标号以指代相同的或相似的部件。在描述本发明时，为了避免模糊本发明的主题而省略对相关已知的功能或配置的详细描述。如在此使用，术语“约”、“基本上”等旨在允许数学精确度的一些偏差，以考虑在商业上可接受的公差，并防止任何不负责任的违反者不当地利用为了帮助理解本发明而给出了精确或者绝对数值的本公开内容。根据本发明的复合纤维包括一聚亚苯基硫醚树脂的芯成分以及一聚酯基树脂的鞘成分。
根据本发明的复合纤维包括一聚亚苯基硫醚树脂的岛成分以及一聚酯基树脂的海成分。在鞘-芯式复合纤维中，优选地，鞘成分的面积为复合纤维的整个面积的20%至60%。在鞘成分的面积低于复合纤维的整个面积的20%的情况中，芯成分偏向织物的一侧或从织物的表面突出。作为结果，UV光线导致聚亚苯基硫醚纤维泛黄。另外，优选地，鞘-芯式复合纤维的纱线粗细度为O. 3至20旦尼尔。在鞘成分的面积超过复合纤维的整个面积的60%的情况中，芯成分处于纤维中心轴的位置将更为困难。相对少量的聚亚苯基硫醚占据在芯成分中，以至于使得难于确保阻燃性。此外，在鞘-芯式复合纤维或海-岛式复合纤维中优选地包含40重量％至80重量％的聚亚苯基硫醚树脂以及20重量％至60重量％聚酯基的树脂。
聚亚苯基硫醚树脂的特性是具有优异的阻燃性，并因此包含聚亚苯基硫醚树脂的复合纤维也具有优异的阻燃性。然而，聚亚苯基硫醚树脂有一些固有的问题，使得当其暴露于光线时，它的颜色会发生改变。在根据本发明的复合纤维中，聚酯基树脂是形成于聚亚苯基硫醚树脂的外部以保护聚亚苯基硫醚树脂免受光照。结果，在该复合纤维中颜色不会发生改变。聚酯基树脂起到减少在聚亚苯基硫醚中所接触的UV光线的量的作用，并且起到抑制由于表面氧化所致的聚亚苯基硫醚的颜色改变(泛黄)的作用。因此，色牢性得以提高。鞘成分和芯成分的各截面的形状没有限制。换言之，可以采用诸如多边形(圆形、三角形、五角形等)、诸如X、Y、T等的特殊字符的各种形状以及不规则的截面。虽有这些形状，但是芯成分不应从纤维的表面突出。在上述鞘-芯式复合纤维中，鞘成分和芯成分的截面不是圆形而是多边形或不规则形时，对提高色牢性具有更多的影响。图I至图4为根据一实施方式的鞘-芯式复合纤维的截面图。参照图1，形成芯成分120a和鞘成分110a。它们的形状分别为圆形。而在图2中，鞘成分IlOb为圆形，芯成分120b为四边形。参照图3，芯成分120c的形状是不规则的，使得由于当光线到达芯成分时散射的缘故，提高了色牢性。另外，在图4中，由于因为鞘成分IlOd的形状是不规则的所以在鞘成分的表面上散射的缘故，大量的光线到达不了由聚亚苯基硫醚树脂形成的芯成分120d。这导致鞘-芯式复合纤维的色牢性的提高。同时，在海-岛式复合纤维中，海-岛式复合纤维的截面也是各式各样的，诸如多边形(即圆形、椭圆形、三角形、四边形)以及多角形异形截面。类似地，岛的截面能够具有与上述形状相似的各种形状。图5至图7为根据一实施方式的海-岛式复合纤维的截面图。如图5至图7所示，岛的形状、尺寸、数量、以及布置均可被调控。参照图5，圆形的岛成分220a被海成分210a分散开来。参照图6，海-岛式复合纤维的形状为椭圆形。为了使岛成分与光线的接触最小化，如图7所示，一预定距离是在岛成分220c与海成分210c之间被保持的间隔。对于岛成分而言不需要具有相同的尺寸。如未示出的，海-岛式复合纤维可包括具有不同截面尺寸的岛成分。一个岛成分的截面可具有比另一岛成分的截面相对不同的尺寸。岛成分可以是多于一组的具有不同尺寸的组。
优选地，在海-岛式复合纤维中布置数个岛成分。由于岛成分形成以便防止岛成分与光线直接接触，所以优选的是岛成分集中于海-岛式复合纤维的中心(参见图5至7)。优选地，海成分的面积为海-岛式复合纤维的整个面积的20%至60%。海-岛式复合纤维的纱线粗细度为O. 3至20旦尼尔。聚亚苯基硫醚的重均分子量为35，000至80，000，并且聚亚苯基硫醚的熔融粘度在3001的温度时为1，000至3，500泊(剪切速率为^OS—1)。在上述范围内，复合纤维可易于形成，并且聚亚苯基硫醚的诸如阻燃性、耐化学药品性之类的固有性质得以保持。聚酯基树脂由聚酯、共聚物聚酯、或它们的混合物构成。聚酯基树脂通过二元酸和二醇的缩聚反应或共聚反应而形成的。聚酯基树脂是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)、以及聚对苯二甲酸环己二甲酯(PCT)组成的组中的至少之一。 此外，将至少一个二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO2)、高岭土与聚酯基树脂混合。通过将二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO2)、高岭土与聚酯基树脂混合，并且基于100重量份的聚酯基树脂，二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO2)、高岭土以O. I至10. O重量份的量被混合，能够提高UV防护。为了调控色度和适宜的重量感，可以添加金属氧化物。此外，可以一起混入用于增强性质的添加剂(即，热稳剂和抗氧化剂)。依据本发明的复合纤维具有优异的阻燃性、染色性、耐化学药品性、以及色牢性。并且，该复合纤维能够控制烟浓度和毒气以可应用于交通工具的室内材料。本发明的方式将参照本发明的优选实施方式进行详细描述。应理解之后的实施例仅仅是起说明作用的且本发明不局限于此。在之后的实施例和对比实施例中，采用150D/24F(150旦尼尔/24单丝)的FDY和DTY。FDY用于双拉舍尔网纱(double raschel mesh yarn)。在双拉舍尔绒织物(double raschel pile fabric)中，DTY用作绒头纱线，FDY用作底纱。实施例实施例I形成一鞘-芯式复合纤维，该鞘-芯式复合纤维包括一聚亚苯基硫醚树脂的芯成分和一聚酯基树脂的鞘成分。聚亚苯基硫醚的树脂不被暴露在外部。包含40重量％的聚亚苯基硫醚树脂和60重量％的聚酯基树脂。鞘成分和芯成分的形状分别为圆形。使用所述复合纤维制造双拉舍尔网织物和双拉舍尔绒织物，然后测量它们的性质。实施例2重复实施例I以获得包括80重量％的聚亚苯基硫醚树脂和20重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯的鞘-芯式复合纤维，唯有不同之处在于鞘成分具有圆形的形状并且芯成分具有不规则的形状，如图3所示。实施例3重复实施例I以获得包括80重量％的聚亚苯基硫醚树脂和20重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的鞘-芯式复合纤维，唯有不同之处在于鞘成分具有不规则的形状并且芯成分具有圆形的形状，如图4所示。
实施例4重复实施例I以获得鞘-芯式复合纤维，唯有不同之处在于芯成分包含60重量％的聚亚苯基硫醚树脂，并且鞘成分包含40重量％的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，如图I所
/Jn ο实施例5重复实施例4以获得鞘-芯式复合纤维，唯有不同之处在于以基于100重量份的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)计，混合O. I至10. O重量份的二氧化钛(TiO2)。实施例6形成一海-岛式复合纤维，该海-岛式复合纤维包括一聚亚苯基硫醚树脂的海成分和一聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的岛成分。聚亚苯基硫醚树脂不被暴露在外部。如图5所示，包含60重量％的聚亚苯基硫醚树脂和40重量％的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。海成分和岛成分的形状分别为圆形。使用所述复合纤维制造双拉舍尔网织物和双拉舍尔绒织物，然后测量它们的性质。实施例7重复实施例6以获得包括50重量％的聚亚苯基硫醚树脂和50重量％的聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的海-岛式复合纤维，如图6所示。对比实施例I使用实施例I所使用的聚亚苯基硫醚树脂制造一单纤维。使用所述单纤维制造双拉舍尔网织物和双拉舍尔绒织物，然后测量它们的性质。对比实施例2形成一鞘-芯式复合纤维，该鞘-芯式复合纤维包括一聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的芯成分和一聚亚苯基硫醚树脂的鞘成分。包括40重量％的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和60重量％的聚亚苯基硫醚树脂。所述鞘成分和所述芯成分的形状分别为圆形。使用所述复合纤维制造双拉舍尔网织物和双拉舍尔绒织物，然后测量它们的性质。对比实施例3使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制造一单纤维。使用所述单纤维制造双拉舍尔网织物和双拉舍尔绒织物，然后测量它们的性质。测量方法L染色实验(I)双拉舍尔网织物染色条件-染色温度范围130°C
-染色时间70min-染色比1 29. 9-染色浓度6.532o. w. f-染色组合物SynolonYellow AK(2. 0% ), Synolon Red AK(I. 129% ), SynolonBlue AK(0. 888% ), Kayalon Black FAL(2. 515% )-染色助剂分散剂(SunsoltRM-340，O. 25g/l)，pH 调整剂(KF-ACID PH-35,
0.25g/l)，耐光剂(LPS-9900,4% )
(2)双拉舍尔网织物染色条件-染色温度范围130°C-染色时间70min-染色比1 18-染色浓度3o.w. f-染色组合物SynolonYellow AK(O. 15% ), Synolon Red AK(O. 55% ), SynolonBlue AK(2. 3% )-染色助剂分散剂(SunsoltRM-340，0. 25g/l)，pH 调整剂(KF-ACID PH-35,
0.25g/l)，耐光剂(LPS-9900,4% )2.染色吸尽浓度(Dyeing Exhaustion Concentration)使用分光光度计(X-Rite，型号SP-B8，美国)在经染色的织物的最大吸收波长处测量表面反射率。依据库贝尔卡-芒克(Kubelka-Munk)公式计算染色吸尽浓度(Κ/S)。根据条件，比较经染色的织物的染色吸尽浓度。K/S = (I-R)2+(2R)(其中，K为吸收系数，S为散射系数，以及R为反射率。)3.色牢件实骀基于KS K ISO 105-B02测量色牢性。4.极限氧指数(LOI)基于ISO 4589-2测量极限氧指数。5.烟浓度基于KS M ISO 5659-2(按照燃烧模式)测量烟浓度。在提供25Kw/m2的辐射的条件下采用具有30mm火焰长度的扩口式燃烧器(flare type burner)。并且,在I. 5分钟或4分钟时测量烟浓度。6.毒气指数基于BS 6853Annex B. 2.测量毒气指数。在对烟浓度测试仪的水平燃烧操作(horizontal firing applications)中就八种气体按元素进行含量分析之后,对它们进行换算。7.织物重量基于KS K 0514测量织物重量。8. MS 可燃件基于Hyundai-kia发动机的MS 3008-08测量MS可燃性。在“C”形样品固定装置中固定样品。然后，将燃烧器的火焰施加至所述样品的一端持续15秒然后移开所述燃烧器的火焰。通过测量火焰燃烧和时间，借由燃烧速率评价MS可燃性(SE:自熄)测量结果I.双拉舍尔网织物表I
权利要求
1.一种具有优异的阻燃性和色牢性的复合纤维，包括一聚亚苯基硫醚树脂的芯成分以及一聚酯基树脂的鞘成分。
2.一种具有优异的阻燃性和色牢性的复合纤维，包括一聚亚苯基硫醚树脂的岛成分以及一聚酯基树脂的海成分。
3.如权利要求I所述的复合纤维，其中所述鞘成分的面积为所述复合纤维的整个面积的 20%至 60%。
4.如权利要求2所述的复合纤维，其中所述海成分的面积为所述复合纤维的整个面积的 20%至 60%。
5.如权利要求I或2所述的复合纤维，其中包含40重量％至80重量％的聚亚苯基硫醚树脂以及20重量％至60重量％的聚酯基树脂。
6.如权利要求I所述的复合纤维，其中所述芯成分的截面是圆形、多边形、X、Y、T的特 殊字符以及不规则的形状。
7.如权利要求2所述的复合纤维，其中所述岛成分的截面是圆形的、椭圆形、以及多角形异形截面。
8.如权利要求I或2所述的复合纤维，其中所述复合纤维的纱线粗细度为O.3至20旦尼尔。
9.如权利要求I或2所述的复合纤维，其中所述聚亚苯基硫醚的重均分子量为35，000至80，000，并且所述聚亚苯基硫醚的熔融粘度在300°C时为1，000至3，500泊。
10.如权利要求I或2所述的复合纤维，其中所述聚酯基树脂是由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯-1，4-环己烷二甲醇酯(PETG)、以及聚对苯二甲酸环己二甲酯(PCT)组成的组中的至少之一。
11.如权利要求I或2所述的复合纤维，其中将至少一个二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO2)、高岭土与所述聚酯基树脂混合，并且 其中基于100重量份的聚酯基树脂，以O. I至10. O重量份的量混合二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)、二氧化硅(SiO2)、高岭土。
12.—种采用如权利要求I或2所述的复合纤维的室内织物。
13.如权利要求12所述的室内织物，其中所述室内织物适用于交通工具的室内材料。
全文摘要
本发明提供了一种具有优异的阻燃性和色牢性的复合纤维以及采用所述纤维的室内织物。根据本发明，一种鞘-芯式复合纤维包括一聚亚苯基硫醚树脂的芯成分以及一聚酯基树脂的鞘成分。一种海-岛式复合纤维包括一聚亚苯基硫醚树脂的岛成分以及一聚酯基树脂的海成分。
文档编号D01F8/04GK102656300SQ201080053704
公开日2012年9月5日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月15日
发明者郭东宪 申请人:司隆科技有限公司