一种分割型复合纤维及其制得的超细纤维织物的制作方法

一种分割型复合纤维及其制得的超细纤维织物的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种分割型复合纤维，该纤维由作为第一组分的脂肪族聚酰胺和作为第二组分的改性共聚酯构成，第二组分是以2-甲基-1，3丙二醇和聚乙二醇为第三和第四共聚单体的改性共聚酯；在复合纤维的单纤维横截面上第二组分以连续相分布并对第一组分进行分割，第一组分在复合纤维横截面上以非连续相分布。本发明采用复合纺丝法得到脂肪族聚酰胺和改性共聚酯的分割型复合纤维，该复合纤维进一步形成织物，织物经碱溶液减量处理后两组分能充分剥离从而形成超细纤维织物，该超细纤维织物可以在常压条件下进行染色，并具有吸水速干性能、柔软的手感以及较高的撕裂强力，在服装领域得到广泛应用。
【专利说明】一种分割型复合纤维及其制得的超细纤维织物【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分割型复合纤维及由其制得的超细纤维织物，特别涉及一种涤锦复合纤维及由其制得的超细纤维织物。
【背景技术】
[0002]近年，随着各种超细纤维的开发，高级编织物、高级人造皮革等用途的需求急速扩张。例如，由聚酰胺和聚酯组成的分割型复合纤维，经物理或化学处理后，两组分可以分割，分割后的细旦纤维由于直径很小，因此其弯曲刚度很小，弯曲挠度大，纤维手感特别柔软；细旦纤维的比表面积很大，因此其织物的覆盖性、蓬松性和保暖性有明显提高；纤维比表面积大，与灰尘或油污接触的次数更多，而且油污从纤维表面间缝隙渗透的机会更多，因此具有极强的清洁功能；将细旦纤维制成超高密织物，纤维间的空隙介于水滴直径和水蒸汽微滴直径之间，因此超细织物具有防水透汽效果。
[0003]这种由聚酰胺和聚酯构成的分割型复合纤维，通常都是采用聚酰胺连续分布，聚酯被分割的复合方式，再通过碱溶液处理后进行分割，如专利文献1~4中的记载。但是，该复合方式的复合纤维，在碱溶液减量处理时，由于聚酯大部分暴露在表面，其经碱减量处理后，强度方面会有大幅的下降，从而影响整理的强度。与此同时，这种方式下聚酰胺与聚酯或聚烯烃组成的复合纤维，其后期的织物通常需要采用高温高压的条件才能充分染色，并且由于聚酰胺和聚酯采用的染料性质不同，经常会造成聚酰胺被聚酯染色用的染料进行污染，从而影响织物的品质。
[0004]另一方面，分割型复合纤维，大多采用聚酰胺和一种与其相容性差的聚合物进行复合，一般为聚酯或聚烯烃等。
[0005]正如文献5中有所提及的采用聚酰胺与聚烯烃进行复合。然而聚烯烃或普通聚酯与聚酰胺复合的分割型纤维，其分割性一般，需要依靠较强的碱处理条件才能被分割。
[0006]专利文献1:日本特开平8-81832
专利文献2:日本特许第4027537号
专利文献3:日本特开平7-189037
专利文献 4:CN200810249642.X
专利文献 5:CN200880012368.2

【发明内容】

[0007]本发明的目的在于提供一种易于分割的聚酰胺和改性共聚酯的分割型复合纤维，及手感柔软、吸水速干、撕裂强力高、光泽优异的超细纤细旦织物。
[0008]本发明的技术方案是:由作为第一组分的脂肪族聚酰胺和作为第二组分的改性共聚酯构成分割型复合纤维，第一组分与第二组分的重量百分比为80%: 20%~20%: 80% ;第二组分是以2-甲基-1，3丙二醇和聚乙二醇为第三和第四共聚单体的改性共聚酯；在复合纤维的单纤维横截面上第二组分以连续相分布并对第一组分进行分割；第一组分在复合纤维横截面上以非连续相分布，并满足下式，
2 ^ N ^ 16 ( I )
60% ≤ A ≤ 95% (II )
式中，N表示在复合纤维单纤维横截面上第一组分不连续分布的个数，A表示在复合纤维横截面周长上第一组分所占的长度占整个横截面周长的比例。
[0009]其中，第一组分脂肪族聚酰胺的不连续分布个数N为2 < N <16，优选2< N≤8，最优选为2≤N≤6。在吐出量及复合比一定的条件下，N数值越高，则成纤聚合物当量纤度越低，即分割后的单丝纤度越低。当N=2时(分割型复合纤维为二分割丝)，成纤聚合物当量纤度最高，分割后的单丝纤度也会相应较大；当N=16时(分割型复合纤维为16分割丝)，成纤聚合物当量纤度最低，即分割后的单丝纤度也会相应较小。在N不变的情况下，比如说N=2时，若要获得分割后单丝纤度较细的效果，就要使用降低成纤聚合物的当量纤度的方法，即降低两种聚合物的吐出量，但是这样会导致断头数的增加，造成纺丝状况变差。因此为了获得在保证纺丝稳定性的同时分割后单丝纤度较细的效果，可以通过提高第一组分在复合纤维横截面上不连续分布的个数，也就是提高N的数值来达到。但是随着N的数值的增大，喷丝板制作难度相应增大。当N > 16时，喷丝板制作困难、成本急剧上升，且在后期处理时开纤性能也会明显下降。因此优选N控制在2~8之间，最优选N控制在2~6之间。可以保证良好的纺丝稳定性，也能获得较好的开纤效果，获得柔软手感的织物。
[0010]A值可以随复合比的变化而变化，N值固定，两组分总吐出量固定，调高第一组分脂肪族聚酰胺与第二组分改性共聚酯的复合比(即重量百分比)，则A值升高。A值过高会导致该分割型纤维在后加工碱减量过程难以进行开纤，A值过低则共聚酯单丝纤度提高，从而使分割后的纤维整体的柔软性降低。A值在60%≤A <95%范围，效果最佳。
[0011]第一组分脂肪族聚酰胺与第二组分改性共聚酯的重量百分比为80%:20%~20%: 80%,优选80%: 20%~40%: 60%，最优选80%: 20%~60%: 40%。当连续分布的第二组分改性共聚酯的重量百分比超过80%时，其最终开纤后的第二组分的单丝纤度则会超过ldtex。反之，当被分割不连续分布的第一组分脂肪族聚酰胺的重量百分比超过80%，则开纤后的第一组分的单丝纤度会提高，影响整体柔软性。综合考虑开纤后两者的单丝纤度，本发明最优选第一组分脂肪族聚酰胺与第二组分改性共聚酯的重量百分比为最优选80%:20%~60%:40%o
[0012]作为第一组分的脂肪族聚酰胺，可以列举公知的纤维形成性聚酰胺，具体可以为尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010等，只要能够形成纤维，对该脂肪族聚酰胺的分子量没有特别限定。其中尼龙6在纤维方面的应用最为广泛，在成本上有利，在本发明中被优选使用。
[0013]作为第二组分的改性共聚酯主要由芳香族二元酸单体和二元醇单体共聚而成，在改性共聚酯中，相对于芳香族二元酸结构单元100摩尔份，乙二醇结构单元的含有量为85~98摩尔份，2 —甲基一 1，3 一丙二醇结构单元的含有量为2~15摩尔份；所述改性共聚酯中还含有相对于改性共聚酯总重量为I~8重量％的聚醚二醇结构单元、20ppm~IOOppm的Co元素、IOppm~80ppm的P元素和2~200ppm的Si元素。
[0014]所述改性共聚酯中，相对于二元酸结构单元100摩尔份，共聚成分2 —甲基一 1，
3一丙二醇结构单元的含有量为2~15摩尔份，若该含有量过多，则共聚酯的耐热性变差，含量过少，则达不到所要求的良好的常温常压染色性。从染色性能和纤维物性的良好平衡的角度考虑，2 —甲基一 1，3 一丙二醇结构单元的含有量更优选为4~10摩尔份。
[0015]所述改性共聚酯中，第四单体聚乙二醇的分子量优选为400~10000，最优选为2000。
[0016]所述改性共聚酯中，Co元素含量为20ppm~100ppm、P元素含量为lOppm~80ppm、Si元素含量为2~200ppm时，可获得优异的改性共聚酯物性和良好的生产性，特别是能够很好地解决改性共聚酯的色调问题。即，若Co、P、Si元素含量在上述范围之外，则改性共聚酯的色调容易发黄(b值偏高)，容易发暗(白度L值偏低)，从而导致由该改性共聚酯制得的纤维色调发黄。
[0017]改性共聚酯因为添加了第三单体和第四单体，因而具有良好的常压染色性能，在100摄氏度以下的温度下即可进行染色。
[0018]将分割型复合纤维形成织物，织物经过碱溶液减量处理后两组分充分剥离从而形成超细纤维织物，超细纤维织物中的复合纤维被分割形成聚酰胺纤维和改性共聚酯纤维，两种纤维混合在一起，且两种纤维的横截面形状各不相同。优选第一组分的聚酰胺纤维的横截面形状为扁平形状或三角形状。断面形状为异型断面的各纤维的单丝纤度为ldtex以下，优选单丝纤度为0.1~1.0dtex。纤度过大，则不能体现纤维的细旦丝效果，而纤度过低，则对纺丝条件要求偏高，不适合大规模生产。
[0019]本发明采用的复合喷丝板可以为二割纤及多割纤，割纤数的多少视喷丝板制作成本及单丝纤度要求而变化。
[0020]本发明纤维的制造方法，具体为将第一组分和第二组分都干燥至水分lOOppm以下，分别送入A和B螺杆熔融，通过计量泵，经复合喷丝板挤出成型，在纺丝温度为250~320°C,速度为3500~6000m/min的条件下卷取成丝,经过复合喷丝板制得的分割型复合纤维中，第一组分在单丝横截面上体现为非连续分布，第二组分在单纤维横截面上体现为连续分布，并满足下式，
2 ≤ N ≤ 16 ( I )
60% ≤ A ≤ 95% (II)
式中，N表示单纤维共横截面上第一组分不连续分布的个数，A表示在横截面周长上第一组分所占的长度占整个横截面周长的比例。
[0021]在纺丝速度为3500~6000m/min的条件下，用一步法纺制预取向丝，设定一热棍温度为70~100°C，二热辊温度为110~180°C，两热辊间延伸倍率为1.20~3.00，具体设定数值需根据所要求的割纤丝的物性来决定。然后再进行假捻加工，假捻加工丝的加工速度为300~700m/min、加工温度为110~200°C、延伸倍率为1.20~3.00，制得假捻变形丝。
[0022]本发明的优点是:纤维原丝采用复合纺丝，后加工处理后得到细旦纤维的技术，消除了直接纺细旦纤维造成的成纤困难、断丝率高的缺点，同时对于喷丝板的制作及侧吹风的要求较低，适合现有纺丝机进行大规模纺丝而不需要对其进行改造。
[0023]另外，本发明采用的是改性共聚酯连续分布，聚酰胺被分割的复合方式，该复合纤维在进行碱减量处理时，纤维表面绝大多数为聚酰胺，因为聚酰胺的耐碱性远比聚酯优良，在碱减量处理过程中不会出现明显的强度下降，而另一方面，由于改性共聚酯只有少数暴露于纤维表面，在碱减量处理时，可以极大地降低其受碱溶液减量的影响。相比于现有技术的普通聚酯暴露在纤维表面的分割型纤维，要取得同等的减量处理开纤效果时，本发明的减量率数值低，纤维及织物的撕裂强力高。[0024]特别的是，本发明采用了一种与聚酰胺的收缩性能差异较大的改性共聚酯作为复合成分，在碱减量热处理时，其热收缩差可以使得纤维产生良好的开纤效果。该改性共聚酯单成分制得的延伸丝的沸水收缩率是聚酰胺单成分延伸丝的1.5^2倍。
[0025]本发明的复合纤维加工成织物后，再进行碱减量处理，减量过程易于进行，其减量后纤维两组分在截面上开纤性好，并且由于第二组分共聚酯在复合纤维截面上为连续分布，开纤后得到的第二组分的改性共聚酯纤维即为多叶型异形单纤维，且该单纤维的纤度为1.0dtex以下。经碱减量处理后的织物，其吸水性可以达到棉纤维同等以上的水平，同时织物手感非常柔软。
[0026]本发明中的分割型复合纤维的两组分为，聚酰胺和改性共聚酯，织物经开纤后形成聚酰胺纤维和改性共聚酯纤维，因为不需要高温高压就可以使得改性共聚酯部分上色，所以对聚酰胺造成的染色污染小，织物具有良好的染色性能。
[0027]本发明中的相关物性值是采用下述方法来测定。
[0028](I)沸水收缩率
采用JIS L1013-8.18.1:2011标准中的A法测定。
[0029](2)柔软性(B值)
将测试布样裁剪成20cmX20cm大小，在“TATO TEKKO C0.，LTD”生产的KAWABATASEVALUATION SYSTEM-2设备上进行测定，其测得的弯曲刚度B值表征为布样的柔软性。B值越小，其柔软性越好。
[0030](3)开纤率
从制得的织物中抽取该分割型纤维，拍取断面照片。其中被分割并且剥离的的聚酰胺聚合物个数，与聚酰胺完全被剥离的个数的比值即为开纤率。例如，36孔的3分割型纤维，如果测得其中被分割剥离的聚酰胺个数为100个，而聚酰胺完全被剥离的话，则其个数应该为36X3=108个，计算得:
开纤率(％)= (100/108) XlOO = 92.6
(4)织物的撕裂强力
采用JIS L1096-8.17:2011标准中的D法(摆锤式测试法)测定。
【专利附图】

【附图说明】
[0031]图1是本发明三割纤复合纤维截面图。
[0032]图2是本发明三割纤复合纤维织物经碱减量处理后的超细纤维截面图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明，但以下实施例不应看作是对本发明的限制。
[0034]实施例1
将干燥后水分小于IOOppm的第一组分聚酰胺切片(简称尼龙6)和第二组分改性共聚酯切片通过螺杆挤出机，使之熔融状态，流入计量泵，准确计量后压入组件中吐出成丝。改性共聚酯切片和尼龙6切片分别在270°C和255°C条件下熔融，经特殊设计的36孔三分割喷丝板吐出成丝。其尼龙6与改性共聚酯的复合比为60:40，卷取速度为4000m/min，第一热辊温度为70°C，第二热辊温度为160°C，第一热辊与第二热辊之间的倍率为1.5，所纺原丝的纤度为56.0 dtex,在原丝横截面上改性共聚酯表现为连续分布，尼龙6表现为被分割的3片不连续分布状态。
[0035]改性共聚酯的第三共聚单体为2-甲基-1，3丙二醇(ΜΡ0)，第四共聚单体为聚乙二醇(PEG)，且聚乙二醇分子量为4000。改性共聚酯中，相对于芳香族二元酸结构单元100摩尔份，2-甲基-1，3丙二醇结构单元的含有量为10摩尔份；相对于改性共聚酯总重量，聚乙
二醇结构单元为6重量％。
[0036]对原丝进行假捻加工，热箱温度150°C，卷取速度500m/min，拉伸倍率1.1。
[0037]在90°C，浓度为2%的NaOH溶液中对由上述分割型纤维织成的织物(经纬纱均为该分割型纤维)进行减量，减量lOmin后，取出清洗并干燥后，再经两步法染色后得到制品。其中，第一步95°C常压分散染料染色后，其改性共聚酯部分完全上色，并且聚酰胺部分没有明显的被污染上色。
[0038]制品的相关特性测定结果如下，织物的减量率为5.3% ;纤维的开纤率为95%，开纤后聚氨酯成分呈扁平状，减量后的织物的柔软度B值为0.0115cm2/cm，撕裂强力为19.3N，织物的染色性能好，具体数值见表1。
[0039]实施例2
除尼龙6与改性共聚酯的复合比调整为80:20外，其他条件与实施例1相同。由该纤维制得的织物减量后的结果及染色效果具体数据见表1。
[0040]实施例3
除尼龙6与改性共聚酯的复合比调整为40:60外，其他条件与实施例1相同。由该纤维制得的织物减量后的结果及染色效果具体数据见表1。
[0041]实施例4
除尼龙6与改性共聚酯的复合比调整为20:80外，其他条件与实施例1相同。由该纤维制得的织物减量后的结果及染色效果具体数据见表1。
[0042]实施例5
除采用的口金为36孔8分割型喷丝板外，其他条件与实施例1相同。由该纤维制得的织物减量后的结果及染色效果具体数据见表1。
[0043]实施例6
除采用的口金为36孔16分割型喷丝板外，其他条件与实施例1相同。由该纤维制得的织物减量后的结果及染色效果具体数据见表2。
[0044]比较例1
除尼龙6与改性共聚酯的复合比变更为90:10外，其他条件与实施例1相同。由该纤维制得的织物减量后的结果及染色效果具体数据见表2。
[0045]比较例2
除聚酯变更为普通聚对苯二甲酸乙二醇酯外，其他条件与实施例1同。由该纤维制得的织物减量后的结果及染色效果具体数据见表2。[0046]比较例3
除第一组分变更为普通聚对苯二甲酸乙二醇酯，第二组分变更为聚酰胺外，其他条件与实施例1同。由该纤维制得的织物减量后的结果及染色效果具体数据见表2。
表1
【权利要求】
1.一种分割型复合纤维，其特征在于:该复合纤维由作为第一组分的脂肪族聚酰胺和作为第二组分的改性共聚酯构成，第一组分与第二组分的重量百分比为80%:20%~20%:80%;第二组分是以2-甲基_1，3丙二醇和聚乙二醇为第三和第四共聚单体的改性共聚酷；在复合纤维的单纤维横截面上第二组分以连续相分布并对第一组分进行分割；第一组分在复合纤维横截面上以非连续相分布，并满足下式，2 ^ N ^ 16 ( I )60% ≤ A ≤95% (II)式中，N表示在复合纤维单纤维横截面上第一组分不连续分布的个数，A表示在复合纤维横截面周长上第一组分所占的长度占整个横截面周长的比例。
2.根据权利要求1所述的分割型复合纤维，其特征在于:所述第二组分改性共聚酯中，相对于芳香族二元酸结构单元100摩尔份，乙二醇结构单元的含有量为85~98摩尔份，2-甲基-1，3丙二醇结构单元的含有量为2~15摩尔份；第二组分改性共聚酯中还含有相对于改性共聚酯总重量为1~8重量％的聚乙二醇结构单元、20ppm~lOOppm的Co元素、lOppm~80ppm的P元素和2~200ppm的Si元素。
3.根据权利要求1或2所述的分割型复合纤维，其特征在于:所述第二组分改性共聚酯中第四单体聚乙二醇的分子量为400~10000。
4.根据权利要求1或2所述分割型复合纤维，其特征在于:第一组分脂肪族聚酰胺与第二组分改性共聚酯的重量百分比为80%: 20%~60%:40%。
5.根据权利要求1或2所述分割型复合纤维，其特征在于:所述N满足下式:2<N<8。
6.一种超细纤维织物，其特征在于:该织物是由权利要求1所述的分割型复合纤维形成的、且经过碱溶液减量处理使得两组分充分剥离后得到的超细纤维织物，超细纤维织物中存在聚酰胺纤维和改性共聚酯纤维，其单丝纤度为ldtex以下，且断面形状为异型断面。
7.根据权利要求6所述的超细纤维织物，其特征在于:所述织物中的聚酰胺纤维的断面形状为扁平形状或三角形状。
【文档编号】D01F8/12GK103668551SQ201210335998
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】曹海兵, 藤森稔 申请人:东丽纤维研究所（中国）有限公司