专利名称：高收缩性并排型复合纤维及其制造方法
技术领域：
本发明是关于一种并排型复合(结合)纤维及其制造方法，即使在纤维状态下，该复合纤维也具有高弹性(收缩性)。
具体而言，本发明涉及一种并排型复合纤维及其制造方法，因为即使在没有进行假捻(false-twisting)处理的纤维状态，该纤维也具有良好收缩性，因而可省略假捻工序，而且可获得较小旦尼尔的纤维。
背景技术：
虽然人造纤维的使用历史不长，但由于其重复的技术发展，因此人造纤维在某些特性上达到的程度已不亚于天然纤维。然而，人造纤维不易具有收缩特性，因而无法呈现或视为羊毛等天然纤维的原有特性。
作为现有技术，提供的具有收缩特性人造纤维的方法有(i)一种制造不同收缩性复合假捻纱的方法，它是将二种收缩性具有显著差异的人造纤维(纱线)进行双假捻及热定形；(ii)在制造纺织及编织织物时，一种混合聚氨酯纤维及其它人造纤维的方法，该聚氨酯纤维在纵向上具有极佳收缩性；及(iii)一种制造复合纤维之方法，它是将二种聚合物进行复合纺纱。
在这些方法中，用于制造不同收缩性复合假捻纱的方法是通过将二种收缩性具有显著差异的人造纤维进行混合、假捻和热定形，以提供一潜在收缩性差异的方法。也就是说，在解捻后，该方法使得假捻区的张力及剩余张力之间产生最佳差异性，在该方法中包芯纱的变形大于与之混合的花色线，并且与花色纱(effect yarn)交联。
由于芯纱及花色纱之间有伸长差异，因此不同收缩性的复合假捻纱呈现良好弹性。但是上述方法的缺点在于由于卷曲外观不均匀，且由于芯纱及花色纱的结合力取决于喷气变形丝制造(air texturing)等而相当小，因此一种成份纱通过后处理过程中应用的物理力进行释放或移除，或者该卷曲特性减小。
此外，上述用于制造不同收缩性复合假捻纱方法产生的问题在于由于二种或更多种纱线必须进行混合，因此难以提供优良细度，且由于预先生产的二种或更多种纱线必须再进行重绕及结合，因此工序变得复杂，且增加制造成本。
另一方面，在制造纺织及编织织物时，用于混合聚氨酯纤维及其它人造纤维的方法缺点在于由于人造纤维的物理及化学性质不同于聚氨酯纤维，因此该方法难以进行处理。例如，当聚氨酯纤维必须染上酸性染料或含金属染料时，该聚酯纤维使用分散性染料进行染色。
因此，在进行制造纺织或编织织物时，若该聚酯纤维及聚氨酯纤维进行混合，则该方法发生许多问题，例如，其必须使用氯苯或甲基萘载体以进行染色，且该最终产品对于氯漂白剂变弱，且容易经由氢氧化钠水解。
同时，通过聚对苯二甲酸二丁酯(PBT)树脂制造的合成纤维的问题在于由于在纤维状态缺乏收缩性，因此其必须进行假捻工序，以便增加弹性。
因此，本发明目的是提供一种并排型复合纤维，即使在纤维状态，该并排型复合纤维也具有优良收缩性，因此不需进行假捻工序。
发明内容
本发明提供一种并排型复合纤维，即使在不经过假捻处理的纤维状态，该并排型复合纤维也具有极佳收缩性。因此，本发明提供一种高弹性并排型复合纤维的制造方法，因为可以省略假捻工序，因此它具有简单工序，而且可获得微小旦尼尔的纤维。
为了达成上述目的，本发明提供一种高卷曲(收缩性)并排型复合纤维，其中二种热塑性聚合物并排排列，且沸水收缩性(Sr2)是20％～75％的沸水收缩性(Sr1)，所述沸水收缩性(Sr2)是经由JIS L 1090第5.10条方法(最初负载＝总旦尼尔×1/10克，静负载＝总旦尼尔×20/10克)进行测量，所述沸水收缩性(Sr1)则是经由JIS L 1013第7.15条方法(最初负载＝总旦尼尔×1/30克，静负载＝总旦尼尔×40/30克)进行测量。
因此，本发明提供一种用于制备高收缩性并排型复合纤维的方法，该纤维是由二种并排排列的热塑性聚合物组成，其中在进行纺织时，使用数均分子量差异(ΔMn)介于5,000至15,000的二种热塑性聚合物，且该复合纤维进行抽丝并热处理，以便满足下列物理性质表现95％最大热应力(Tmax，95％)的温度区域120～230℃每旦尼尔的最大热应力之范围0.1至0.4克/旦尼尔下面详细描述本发明。
首先，本发明制造并排型复合纤维，它通过将二种并排类型的热塑性聚合物复合纺纱，然后将通过连续或非连续工序进行纺纱的复合纤维进行抽丝及热处理。
特别是，本发明的并排型复合纤维可经由纺纱直接抽丝方法进行制造。如
图1所示，该纺纱直接抽丝方法在一个工序中完成纺织、抽丝及热处理。或，本发明制备并排型复合纤维可将二种并排型热塑性聚合物复合纺纱以制备未抽丝或半抽丝复合纤维，接着经由图2所示的非连续工序进行抽丝及热处理该未抽丝或半抽丝复合纤维。
本发明特征在于当进行复合纺纱时，本发明使用的二种热塑性聚合物具有介于5,000至15,000之间的数均分子量差异(ΔMn)。该热塑性聚合物包含聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
该聚对苯二甲酸乙二醇酯之制备是通过乙二醇与对苯二甲酸二甲酯之间的酯交换，或通过乙二醇与对苯二甲酸之间进行的聚合反应。此时，若调整该聚合反应时间，则可调整该聚对苯二甲酸乙二醇酯的链节数(n)，且可制得具有预定分子量的聚对苯二甲酸乙二醇酯。
该数均分子量之值是利用凝胶渗透色谱法(GPC)进行测量。
若聚合物之间的数均分子量差异(ΔMn)小于5,000时，则聚合物之间的取向程度差异不足，因此该最终产品的收缩性变低。若聚合物之间的数均分子量差异大于15,000时，则收缩比例优良，但由于数均分子量过度差异而导致在纺织时产生严重的纱线膨胀现象，并且该纱线强度变弱，因而难以设定稳定纺纱条件。
该并排型复合纤维具有这样形状二种热塑性聚合物相互结合以形成将该纤维分离成一半的界面，并且该并排型复合纤维之横断面是圆形、矩形及卵形等。
该横断面之形状可依据喷丝头孔的横断面形状及聚合物的结合方法而自由改变，且该界面依据聚合物之间熔融粘度差异而具有线形或弓状弧形等。通常，具有低熔融粘度的聚合物包覆具有高粘度的聚合物以形成弓状弧形界面。
同时，本发明之特征在于最终制得的复合纤维进行抽丝及热处理，以使满足下列物理性质表现出95％最大热应力(Tmax，95％)的温度区域120至230℃每旦尼尔的最大热应力范围0.1至0.4克/旦尼尔。
优选地，该复合纤维进行抽丝及热处理，以便最终制得的复合纤维的最大热应力温度分布范围是140至200℃。若该最大热应力温度分布范围脱离该上述范围，则加工性下降，而且纺织或编织织物的品质降低。
此外，若每旦尼尔的最大热应力范围小于0.1克/旦尼尔，则将降低卷曲外观；或若每旦尼尔的最大热应力范围大于0.4克/旦尼尔，则该收缩性将变得难以控制。
此外，若最大热应力温度分布范围小于140℃时，或表现出95％最大热应力的温度区域(Tmax，95％)小于120℃，则收缩性变得过大，因此卷曲外观劣化。相反地，若最大热应力温度分布范围大于200℃，或表现出95％最大热应力的温度区域(Tmax，95％)大于230℃时，将降低抽丝稳定性。
为了使该抽丝及热处理复合纤维满足物理性质，在图1纺纱直接抽丝方法中，调整第二导丝轮(Godet roller)(6)内的热处理温度，在图2所示的非连续工序之抽丝及热处理方法中，调整热板(12)的热处理温度。
本发明依上述方法制造的并排型复合纤维具有并排排列的二种聚合物，且其沸水收缩性不同于通常复合纤维之沸水收缩性。
通常，由于人造纤维丝及变形人造纤维纱(假捻纱)在卷曲性质上的差异，因此人造纤维丝及变形人造纤维纱具有条件差异，以便彼此区别测量其沸水收缩性。特别是，由于人造纤维丝几乎不卷曲，因此测量沸水收缩性的条件改变所造成的误差可能性相当低。相反，由于变形人造纤维纱(假捻纱)相对具有许多卷曲，因此测量条件改变所造成的误差可能性相对较高。
人造纤维丝的沸水收缩性主要经由JIS L 1013第7.15条方法(最初负载＝总旦尼尔×1/30克，静负载＝总旦尼尔×40/30克)进行测量，而变形人造纤维纱的沸水收缩性则主要经由JIS L 1090第5.10条方法(最初负载＝总旦尼尔1/10克，静负载＝总旦尼尔×20/10克)进行测量。
在本发明并排型复合纤维中，经由JIS L 1090第5.10条方法测量的沸水收缩性(Sr2)是经由JIS L 1013第7.15条方法测量的沸水收缩性(Sr1)的20至75％。
亦即，在本发明并排型复合纤维的情况下，沸水收缩性(Sr2)是等于20～75％的沸水收缩性(Sr1)，该沸水收缩性(Sr2)是在变形人造纤维纱(假捻纱)的沸水收缩性测量条件下测定的，而沸水收缩性(Sr1)则是在人造纤维丝的沸水收缩性测量条件下测定的。
相反，在通常人造纤维丝的情况下，沸水收缩性(Sr2)是等于90～99％的沸水收缩性(Sr1)，该沸水收缩性(Sr2)是在变形人造纤维纱(假捻纱)的沸水收缩性测量条件下测量，而沸水收缩性(Sr1)则是在人造纤维丝的沸水收缩性测量条件下测量的，该沸水收缩性(Sr2)等于90～99％的沸水收缩性(Sr1)，是几乎相同于任一测量方法测量的沸水收缩性。
如上所述，不论该并排型复合纤维形状，在沸水收缩性质上，本发明并排型复合纤维都相似变形纱(假捻纱)，且相较于变形纱具有极优良的卷曲外观。
在本发明中，该复合纤维的各种物理性质及纺织或编织织物的各种物理性质评估如下沸水收缩性(Sr1及Sr2)及卷曲回复率(CR)沸水收缩性(Sr1)经由JIS L 1013第7.15条方法进行测量，而沸水收缩性(Sr2)则经由JIS L 1090第5.10条方法进行测量。具体地，丝束是通过将复合纤维在线轴架缠绕10或20次进行制备(在JIS L 1013第7.15条方法中是20次，在JIS L 1090第5.10条方法中则是10次)。最初负载及静负载作用在所制备丝束上以测量长度(L0)。在JIS L 1013第7.15条方法中，该最初负载相等于总旦尼尔×1/30克，而该静负载相等于总单尼尔×40/30克。在JIS L 1090第5.10条方法中，该最初负载相等于总旦尼尔×1/10克，而该静负载相等于总旦尼尔×20/10克。该丝束在100℃±2℃热水中进行30分钟热处理、取出、利用吸水纸脱水并置于室内。然后，对应于各种方法的最初负载及静负载再次作用于该丝束，以测量长度(L1)。接着，该具有最初负载及静负载的丝束置入20℃±2℃水中，并接着测量该样品长度(L2)。再移走该静负载并放置，然后测量该样品长度(L3)。该测量值代入下列方程式以计算沸水收缩性及卷曲回复率。
织物弹性织物弹性评价是经由30位成员组成的评判小组进行感官检验。若30位成员之25位以上认为织物收缩性极佳时，将该织物收缩性标示为◎；若20至24位成员认为织物收缩性极佳时，将该织物收缩性标示为○；若10至19位成员认为织物收缩性极佳时，将该织物收缩性标示为△；若9位或更少成员认为织物收缩性极佳时，将该织物收缩性标示为×。
呈现最大热应力的温度(Tmax)及每旦尼尔的最大热应力(克/旦尼尔)呈现最大热应力的温度(Tmax)及每旦尼尔的最大热应力(克/旦尼尔)是使用Kanebo Engineering Co.Ltd的热应力测试机进行测量。具体地说，10cm长的环圈形样品挂至上、下钩部，接着将预定张力(复合纤维之总旦尼尔×2/30克)作用在该样品上。在此状态下，该温度以预定速度(300℃/120秒)进行增加。对应于温度改变的应力改变绘制在如图3所示曲线图上，接着，用最大热应力作为中心以取得具大于95％最大热应力的温度区域(Tmax，95％)。每旦尼尔的最大热应力计算是通过该曲线图上获得之最大热应力进行，然后将其代入下列方程式中。
数均分子量(Mn)及重均分子量(Mw)数均分子量及重均分子量使用该凝胶渗透色谱(GPC)法经由下列方程式进行计算Mn=Σi=1nHiΣi=1nHi/Mi]]>Mw=Σi=1nHi×MiΣi=1nHi]]>Hi检验器在保留体积(Vi)基线上的信号长度Mi聚合物片断在保留体积(Vi)内的分子量N数据次数其中该保留体积(Vi)是样品成份分子在交换柱内保留期间消耗溶剂的体积。
该保留期间是样品成份分子进入交换柱并完全熔化为止的时间纪录。
由于上述方法测量结果是相对数值，因此为了校正这些数值，本发明使用标准材料。本发明主要使用聚苯乙烯作为标准材料，该聚苯乙烯分子量及分子量分布的宽度都是已知的。在适当基础上也可以使用其它种类的标准材料。
该分子量分布的宽度是该分子量分布的峰数值宽度，且表示目标聚合物材料的分散度(Mw/Mn)。
附图简述图1是本发明通过纺织直接抽丝方法制造高收缩性并排型复合纤维的工序示意图；图2是本发明通过抽丝及烘烤未抽丝纱线或半抽丝纱线制造高收缩性并排型复合纤维之工序示意图；
图3是在热应力测试机台上绘制的本发明复合纤维热应力曲线图。
图4是示出本发明并排型复合纤维横断面状态的电子显微镜照片。
图5是示出本发明在热处理前的并排型复合纤维状态的电子显微镜照片。
图6是本发明在热水处理(100℃)后并排型复合纤维状态的电子显微镜照片。
*附图中主要部件标记数字的解释1挤压机 2挤压机3纺织块 4冷却槽5第一导丝轮 6第二导丝轮7复合纤维 8抽丝卷线机10未抽丝纱线或半抽丝纱线滚轮11热滚筒12热板 13抽丝滚筒14复合纤维Tg最初收缩起始温度Tmax呈现最大热应力的温度Tα呈现95％最大热应力的温度区域的下限值Tβ呈现95％最大热应力的温度区域的上限值具体实施方式
下面，通过比较本发明实施例和比较实施例更具体地理解本发明。然而，本发明并不是限制于这些实施例。
实施例1数均分子量(Mn)为15,000的聚对苯二甲酸乙二醇酯及数均分子量(Mn)为25,000的聚对苯二甲酸乙二醇酯在速度3,000m/分钟、285℃温度下以并排型进行复合纺纱。在图2所示的抽丝及热处理工序内，所得材料以650m/分钟抽丝速度及1.68抽丝率进行抽丝及热处理，以制备具有100旦尼尔/24纤维的并排型结合(复合)纤维。该抽丝及热处理温度(热板温度)设定为132℃，以使该复合纤维可满足下列物理性质每旦尼尔的最大热应力0.21克/旦尼尔最大热应力呈现之温度(Tmax)155℃呈现95％最大热应力(Tmax，95％)的温度区域122至228℃接着，具有190纱/英时经纱密度及98纱/英时纬纱密度的五丝缎子在剑杆织机内使用该复合纤维作为经纱及纬纱进行纺织，接着进行洗涤/收缩，然后在125℃快染机内进行染色，再在通常后处理条件下进行后处理，以制备织物。所制备的并排型复合纤维及其制得织物的各种物理性质测量结果列于表1。
实施例2具有12,000数均分子量(Mn)的聚对苯二甲酸乙二醇酯及具有25,000数均分子量(Mn)的聚对苯二甲酸乙二醇酯在3,000m/分钟速度、285℃温度下以并排型进行复合纺纱。在如图2所示的抽丝及热处理工序内，所得材料以650m/分钟抽丝速度及1.68抽丝率进行抽丝及热处理，以制备具有100旦尼尔/24纤维的并排型复合纤维。该抽丝及热处理温度(热板温度)设定为140℃，以使该复合纤维可满足下列物理性质每旦尼尔之最大热应力0.31克/旦尼尔呈现最大热应力的温度(Tmax)165℃呈现95％最大热应力(Tmax，95％)的温度区域122至228℃接着，具有190纱/英时经纱密度及98纱/英时纬纱密度的五丝缎子在剑杆织机内使用该复合纤维作为经纱及纬纱进行纺织，接着进行洗涤/收缩，然后在125℃快染机内进行染色，再在通常后处理条件下进行后处理，以制备织物。所制备的并排型复合纤维及其制得织物的各种物理性质测量结果列于表1。
实施例3具有16,000数均分子量(Mn)的聚对苯二甲酸乙二醇酯及具有28,000数均分子量(Mn)的聚对苯二甲酸乙二醇酯在290℃温度下以并排型进行复合纺纱。所得材料在如图1所示的连续抽丝及烘烤工序内进行抽丝及热处理，以制备具有100旦尼尔/24纤维的并排型复合纤维。第一导丝轮温度设定至82℃，且其速度设定至1,800m/分钟。第二导丝轮速度设定至4,815m/分钟，收紧滚筒之速度设定至4,800m/分钟，该第二导丝轮温度则设定至163℃，以便该复合纤维可符合下列物理性质每旦尼尔的最大热应力0.16克/旦尼尔呈现最大热应力的温度(Tmax)175℃呈现95％最大热应力(Tmax，95％)的温度区域122至228℃接着，具有190纱/英时经纱密度及98纱/英时纬纱密度的五丝缎子在剑杆织机内使用该复合纤维作为经纱及纬纱进行纺织，接着进行洗涤/收缩，然后在125℃快染机内进行染色，再在通常后处理条件下进行后处理，以制备织物。所制备的并排型复合纤维及其制得织物的各种物理性质测量结果列于表1。
比较实施例1具有21,000数均分子量(Mn)的聚对苯二甲酸乙二醇酯及具有25,000数均分子量(Mn)的聚对苯二甲酸乙二醇酯在3,000m/分钟速度、285℃温度下以并排型进行复合纺纱。在如图2所示的抽丝及热处理工序内，所得材料以650m/分钟抽丝速度及1.68抽丝率进行抽丝及热处理，以制备具有100旦尼尔/24纤维的并排型复合纤维。该抽丝及热处理温度(热板温度)设定至118℃，以便该复合纤维可符合下列物理性质每旦尼尔的最大热应力0.21克/旦尼尔呈现最大热应力的温度(Tmax)135℃呈现95％最大热应力的温度区域(Tmax，95％)122至228℃接着，具有190纱/英时经纱密度及98纱/英时纬纱密度的五丝缎子在剑杆织机内使用该复合纤维作为经纱及纬纱进行纺织，接着进行洗涤/收缩，然后在125℃快染机内进行染色，再在通常后处理条件下进行后处理，以制备织物。所得并排型复合纤维及其制得织物的各种物理性质测量结果列于表1。
比较实施例2
具有20,000数均分子量(Mn)的聚对苯二甲酸乙二醇酯及具有25,000数均分子量(Mn)得聚对苯二甲酸乙二醇酯在3,000m/分钟速度、285℃温度以并排型进行复合纺纱。在如图2所示的抽丝及热处理工序内，所得材料以650m/分钟抽丝速度及1.68抽丝率进行抽丝及热处理，以制备具有100旦尼尔/24纤维的并排型复合纤维。该抽丝及热处理温度(热板温度)设定至115℃，以便该复合纤维可符合下列物理性质每旦尼尔的最大热应力0.18克/旦尼尔呈现最大热应力的温度(Tmax)130℃呈现95％最大热应力(Tmax，95％)的温度区域122至235℃接着，具有190纱/英时经纱密度及98纱/英时纬纱密度的五丝缎子在剑杆织机内使用该复合纤维作为经纱及纬纱进行纺织，接着进行洗涤/收缩，然后在125℃快染机内进行染色，再在通常后处理条件下进行后处理，以制备织物。所得并排型复合纤维及其制得织物的各种物理性质测量结果列于表1。
比较实施例3具有25,000数均分子量(Mn)的聚对苯二甲酸乙二醇酯及具有25,000数均分子量(Mn)的聚对苯二甲酸乙二醇酯在3,000m/分钟速度、285℃温度以并排型进行复合纺纱。在如图2所示的抽丝及热处理工序内，所得材料以650m/分钟抽丝速度及1.68抽丝率进行抽丝及热处理，以制备具有100旦尼尔/24纤维的并排型复合纤维。热滚筒之温度设定至85℃，且该抽丝及热处理温度(热板温度)设定至130℃，以便该复合纤维可符合下列物理性质每旦尼尔的最大热应力0.18克/旦尼尔呈现最大热应力的温度(Tmax)155℃呈现95％最大热应力的温度区域(Tmax，95％)122至235℃接着，具有190纱/英时经纱密度及98纱/英时纬纱密度的五丝缎子在剑杆织机内使用该复合纤维作为经纱及纬纱进行纺织，接着进行洗涤/收缩，然后在125℃快染机内进行染色，再在通常后处理条件下进行后处理，以制备织物。所得并排型复合纤维及其制得织物的各种物理性质测量结果列于表1。
纱线及织物的物理性质评价结果
在上表中，Sr1是通过JIS L 1013第7.15条方法测量的复合纤维沸水收缩性，Sr2是通过JIS L 1090第5.10条方法测量的复合纤维沸水收缩性。
工业应用性本发明并排型复合纤维具有优良收缩性，其呈现出与天然纤维相同的性质，且易于进行染色工序。此外，由于本发明工序简单，因此制造成本降低，且使得该复合纤维具有较小旦尼尔。
权利要求
1.一种高收缩性并排型复合纤维，其中将两种热塑性聚合物并排排列，且沸水收缩性(Sr2)等于沸水收缩性(Sr1)的20％～75％，所述沸水收缩性(Sr2)是经由JIS L 1090第5.10条方法(最初负载＝总旦尼尔×1/10克，静负载＝总旦尼尔×20/10克)测量的，所述沸水收缩性(Sr1)则是经由JIS L1013第7.15条方法(最初负载＝总旦尼尔×1/30克，静负载＝总旦尼尔×40/30克)测量的。
2.一种高收缩性并排型复合纤维的制造方法，所述高收缩性并排型复合纤维是由两种并排排列的热塑性聚合物组成的，其中在进行纺织时使用具有5,000至15,000的数均分子量差异(ΔMn)的所述两种热塑性聚合物，且所述复合纤维进行抽丝及热处理，以便符合下列物理性质呈现95％最大热应力的温度区域(Tmax，95％)120至230℃每旦尼尔的最大热应力范围0.1至0.4克/旦尼尔。
3.如权利要求2所述方法，其中该复合纤维进行抽丝及热处理，以便该复合纤维的最大热应力的温度分布范围(Tmax)是140至200℃。
4.如权利要求2所述方法，其中所述热塑性聚合物是聚对苯二甲酸乙二醇酯。
5.一种包含如权利要求1所述的并排型复合纤维的纺织或编织织物。
全文摘要
本发明是关于一种高收缩性并排型复合纤维，其中二种热塑性聚合物并排排列，且沸水收缩性(Sr2)等于20％～75％的另一沸水收缩性(Sr1)，该沸水收缩性(Sr2)是经由JIS L 1090第5.10条方法(最初负载＝总旦尼尔×1/10克，静负载＝总旦尼尔×20/10克)进行测量，该沸水收缩性(Sr1)则是经由JIS L 1013第7.15条方法〔最初负载＝总旦尼尔×1/30克，静负载＝总旦尼尔×40/30克〕进行测量。该并排型复合纤维是由数均分子量差异(ΔMn)等于5,000～15,000的二种热塑性聚合物制成，并且该复合纤维进行抽丝及热处理，以便符合下列物理性质呈现95％最大热应力的温度区域(Tmax，95％)120至230℃每旦尼尔的最大热应力范围0.1至0.4克/旦尼尔。
文档编号D01F8/04GK1717510SQ200380104288
公开日2006年1月4日 申请日期2003年11月21日 优先权日2002年11月26日
发明者尹浚荣, 李庸桓, 李成官 申请人:可隆株式会社