专利名称：一种双十字形截面显深色纤维及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种异形截面纤维及其制备领域，特别涉及一种具有显深色特性的双十字形截面纤维及其制备方法。
背景技术：
异形纤维以丰富的截面形状组合不同的纤维原料大大改善了纤维性能，美国杜邦(Du Pont)公司于1953年采用膨化粘着法纺制出三角形截面纤维，提出了复合纺丝法制成复合纤维后再经分离制造异形纤维的途径，接着又申请了四角截面丝(US patent Office,Patent No. 3109220)和五角截面丝(US patent Office, Patent No. 3109768)的专利。从20世纪80年代末期，日本在异形纤维的开发和应用上已走在世界前列。日本的尤尼吉卡公司(Unitika)研制生产的牙齿形横截面与多叶并列聚酯混纤丝纤维显示 了超天然丝绸的手感和光泽(Unitika，JP6983，1987 JP11279897，1999)。日本的旭化成(Asahi)化学工业有限公司开发了具有W形截面异形聚酯混纤长丝，改进了纤维的吸水性，提高了织物的染色性(JP 11222721,1999)。日本东丽公司采用复合纺丝技术，开发出三花瓣截面的聚酯纤维“Sillook Royal”，其织物的摩擦声响与真丝的“丝鸣”已十分接近(Toray, JP14940,1991 ；Toray, JP14941,1991 ；Toray, JP124807，1991)。日本可乐丽(Karare)公司开发的“Silcarat”是三角截面芯鞘型复合聚酯纤维，折光指数接近棉纤维和聚酰胺纤维的折光指数，加之其芯部形状为带有三个尖角的圆形，有利于光线从芯鞘交界面折射出去，并与从三角棱柱形的鞘部(纤维表面)反射出去的无色光叠加，从而产生光彩夺目的效果(Karare，JP104811，1989 ;Karare，JP104812，1989)。目前工业化生产的异形纤维主要有三角形、三叶形、四叶形、五叶形、五角形、六叶形、八叶形、Y形、T形、山字形、I或H或工字型、W形，扇形、井字形、中空以及多边形或多叶形与中空等截面的复合形态。不同截面形态的异形纤维在光学性质方面尤为不同，如三角形截面涤纶会发出类似丝绸般的光泽，而五叶形截面显示出类似人造丝，醋酯丝般的光泽。然而，普通化学纤维内部很难做出层状结构，尤其是合成纤维表面光滑，使得纤维外表面反射的白光很强，在制作深色纺织品时颜色明显发白、发灰，存在表观颜色较浅或显示真正颜色的性能差、手感蜡状感等缺点。一般多采用通过复合纺丝、表面处理、改善染整工艺条件、添加增深剂等方法可以使聚酯纤维表织物得到较好的颜色增深效果，这些方法的实施工艺路线较长，涉及到影响颜色深度的工艺参数较多，工程上实施的难度较高。另有通过在聚合物中添加染料颗粒制备有颜色的高聚物纤维长丝(us patentOfficeiPatent No. 2165253 ；US patent Office，Patent No. 2071250 ；US patent Office，Patent No. 2071253 ；US patent Office，Patent No. 2130253 ；US patent Office，Patent No. 548701)，以及通过与高聚物基团产生化学合成或者取代的方法而添加发色基团制备有色纤维和薄膜(US patent Office, Patent No. 4242499 ；US patent Office，Patent No. 944572 ；US patent Office，Patent No. 976073 ；US patent Office，PatentNo. 3278486)，但是这些方法会产生一些副产品，很难实现设计要求的颜色特征。
发明专利“一种显真色多沟槽截面纤维及其制备方法”(申请号201110243452. 9)，公布的方法虽然可以提高纤维的显深色效果，但是，喷丝板制作技术难度大，性价比有限；另外，由于喷丝孔形态的限制使得对纺丝工艺控制精度的要求比较高，工程实施难度较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种显深色双十字截面纤维及其制备方法，该纤维染色后具有较深、较纯正的颜色；该制备方法简单，对设备要求低，可大规模生产。为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种双十字形截面显深色纤维，其特征在于其纤维截面呈双“十”字形或字形。优选地，由适合熔融纺丝的大有光或半消光聚酯切片或聚酰胺切片或熔体纺丝制得，其单丝纤度为I 15dtex。 优选地，所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丙二醇酯。 优选地，所述聚酰胺为PA6或PA66。本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的双十字形截面显深色纤维的制备方法，其特征在于，步骤为第一步、将干燥后的高聚物切片或熔体通过螺杆挤出机纺丝组件进行熔融纺丝，在熔融纺丝过程中所使用的喷丝板的每个单根纤维喷丝孔为一个主微孔，每个主微孔呈双“十”字形或字形结构，从而在每个主微孔的周边形成数个侧微槽；第二步、经侧吹风冷却，进行上油，卷绕，得到双十字形截面显深色纤维预取向丝，然后牵伸得到双十字形截面显深色纤维牵伸丝或加弹得到双十字形截面显深色纤维低弹丝；或经侧吹风冷却，进行上油、牵伸、卷绕，最后得到双十字形截面显深色纤维高取向丝。优选地，所述喷丝板的厚度D为5 15mm ;所述主微孔的主体长度L = O. 50 3. Omm,主体宽度W = O. 3 2. OOmm,所述侧微槽的宽度S = O. 05 O. 20mm,所述侧微槽的深度 M = O. 05 2. 00mm。优选地，所述单根纤维喷丝孔在所述喷丝板内为纵向布置，其长径比为O. 5 I 5 I0本发明的纤维具有表面曲率变化大和双十字异形截面特性，能够使纤维集合体对外表面反射光发生充分散射，并且使光线在纤维沟槽之间及内部发生多次的反射与折射而增加来自纤维内部的反射光含量，进而使染色后的纤维集合体显示较深的颜色。本发明的优点是1、本发明的纤维染色后具有较深、较纯正的颜色，且导湿性能得到提高，消除表面蜡状感；2、本发明的制备方法简单，对设备要求低，可大规模生产。
图I是双十字异形截面纤维截面形态；图2A及图2B是本发明的双十字异形截面PET纤维织物表面SEM图；图3是本发明中使用的喷丝板的微孔排列的一实施例；
图4A是本发明中使用的喷丝板的几何尺寸设计剖面图；图4B是喷丝孔的结构设计图；图5是单根纤维喷丝孔的横截面示意图；图6是单根纤维喷丝孔的一实施例形态；图7是改变喷丝孔尺寸后的双十字异形截面与圆形PET纤维机织物的Κ/S值随波长λ的变化曲线；图8是PET纬编针织物试样在折叠层数为4层的条件下的Κ/S值随波长λ的变化曲线。图9是ΡΑ6机织物试样的Κ/S值随波长λ的变化曲线。
具体实施例方式为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例一 150dtex/36f显深色PET长丝制备及其显深色效果原料聚对苯二甲酸乙二酯切片(以下简称PET切片)，特性粘度(0.678±0.015)dL/g，熔点 240 2550C喷丝板设计本实施例中所使用的喷丝板如图3所示，在喷丝板I上排列有36个单根纤维喷丝孔2。喷丝板I的侧向尺寸如图4A所示，采用台阶状结构，其厚度D为15mm，其中，大圆柱体部分的直径dl为99. 5±0. 05mm，小圆柱体部分的直径d2为89. 6-90. 2mm,小圆柱体部分的厚度Dl为5mm,其中心孔采用台阶孔,台阶孔中大孔直径d3为18mm,小孔直径d4为11mm，每个单根纤维喷丝孔2所对应的进口槽直径d5为12mm。如图4B所示，单根纤维喷丝孔2在喷丝板I内为纵向布置，d6为2. 5mm，长径比为5 I。每个单根纤维喷丝孔的最下部为一个控制纤维截面形态的主微孔，主微孔厚度D2 = O. 80-0. 85mm。每个主微孔呈双“十”字形或字形结构(即每个单根纤维喷丝孔的最下部截面呈双“十”字形或字形)，从而在每个主微孔的周边形成数个侧微槽。在本实施例中，每个单根纤维喷丝孔2的横截面形态如5图所示，其主微孔的主体长度L = O. 80±0. 01mm，其主体宽度W=O. 40±0. Olmm,侧微槽的宽度 S = O. 10±0. Olmm,侧微槽的深度 M = O. 08±0. 01mm。图6为实际加工得到的孔型。纺丝设备工艺采用FoumellOL真空转鼓干燥机对PET切片进行干燥(工艺条件温度145°C，时间48h ;干燥后含水率50ppm)而得到均匀性较好的干燥切片，送入型号为ΑΒΕΦ25Χ2的螺杆挤出纺丝机熔融挤压，经熔体管道进入纺丝组件由喷丝板喷出，再经侧吹风冷却、上油、卷绕、落筒，得到双十字形截面显深色纤维预取向丝Ρ0Υ，最后经过牵伸处理得到双十字形截面显深色纤维牵伸丝DT，其具体纺丝工艺参数见表I。并在相同工艺设备下用圆形截面喷丝板纺制了 150dtex/36f的PET圆形截面长丝作为对比纤维。如图I所示，在双十字形截面显深色纤维牵伸丝DT中，双十字形截面显深色纤维的纤维截面呈字形。由其制得的双十字异形截面PET纤维织物表面的SEM图如图2A及图2B所示。
表I熔融纺丝主要工艺参数
权利要求
1.一种双十字形截面显深色纤维，其特征在于其纤维截面呈双“十”字形或字形。
2.如权利要求I所述的一种双十字形截面显深色纤维，其特征在于由适合熔融纺丝的大有光或半消光聚酯切片或聚酰胺切片或熔体纺丝制得，其单丝纤度为I 15dtex。
3.如权利要求2所述的一种双十字形截面显深色纤维，其特征在于所述聚酯为聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丙二醇酯。
4.如权利要求2所述的一种双十字形截面显深色纤维，其特征在于所述聚酰胺为PA6或PA66。
5.一种如权利要求I所述的双十字形截面显深色纤维的制备方法，其特征在于，步骤为 第一步、将干燥后的高聚物切片或熔体通过螺杆挤出机纺丝组件进行熔融纺丝，在熔融纺丝过程中所使用的喷丝板的每个单根纤维喷丝孔为一个主微孔，每个主微孔呈双“十”字形或字形结构，从而在每个主微孔的周边形成数个侧微槽； 第二步、经侧吹风冷却，进行上油，卷绕，得到双十字形截面显深色纤维预取向丝，然后牵伸得到双十字形截面显深色纤维牵伸丝或加弹得到双十字形截面显深色纤维低弹丝； 或经侧吹风冷却，进行上油、牵伸、卷绕，最后得到双十字形截面显深色纤维高取向丝。
6.如权利要求5所述的一种双十字形截面显深色纤维的制备方法，其特征在于 所述喷丝板的厚度D为5 15mm ;所述主微孔的主体长度L = O. 50 3. 0mm，其 主体宽度W = O. 3 2. OOmm,所述侧微槽的宽度S = O. 05 O. 20mm,所述侧微槽的深度 M = O. 05 2. 00mm。
7.如权利要求5所述的一种双十字形截面显深色纤维的制备方法，其特征在于 所述单根纤维喷丝孔在所述喷丝板内为纵向布置，其长径比为O. 5 I 5 : I。
全文摘要
本发明的一个技术方案是提供了一种双十字形截面显深色纤维，其特征在于其纤维截面呈双“十”字形或“艹”字形。本发明的另一个技术方案是提供了一种上述的双十字形截面显深色纤维的制备方法，其特征在于，步骤为第一步、进行熔融纺丝，在熔融纺丝过程中所使用的喷丝板的每个单根纤维喷丝孔为一个主微孔，每个主微孔呈双“十”字形或“艹”字形结构；第二步、经侧吹风冷却，进行上油，卷绕，得到预取向丝，然后牵伸得到牵伸丝或加弹得到低弹丝。本发明的优点是本发明的纤维染色后具有较深、较纯正的颜色，且导湿性能得到提高，消除表面蜡状感；本发明的制备方法简单，对设备要求低，可大规模生产。
文档编号D01D5/088GK102864512SQ20121035631
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者王府梅, 刘晓松, 宁玉静 申请人:东华大学