一种轻量海岛复合纤维的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种轻量海岛复合纤维，其中海成分为聚酯，岛成分为聚丙烯或者改性聚丙烯；单根纤维横截面上岛的个数为10～10000个，其中最外侧的岛与纤维表面间的距离为0.1μm～3.0μm；所述海岛复合纤维的密度为0.95～1.20g/cm3。该轻量海岛复合纤维不仅保留了聚丙烯的轻量性，其可纺性和可加工性也很优良，同时由上述纤维制成的织物具有良好的染色性和耐热性。
【专利说明】一种轻量海岛复合纤维
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种轻量海岛复合纤维。
【背景技术】
[0002]进入21世纪以来，由于纺织产品的发展逐渐趋于轻薄化，密度在1.0g/cm3左右的轻量纤维也随之出现。轻量纤维的性能优越、附加值高且具有多元化功能，受到世界化纤界的广泛关注。
[0003]实现纤维轻量化的手段很多，专利CN200920039325.5公开了一种中空纤维，这种纤维通过中间的空隙部分达到轻量的目的。但是这种中空纤维的中孔比率小且控制困难，会出现轻量化程度不够及纤维表面不均匀等问题。同时中空纤维经假捻加弹加工后会出现中空变形变小，甚至中空部分消失的问题。专利CN200710191229.8公开了以低密度聚烯烃和可染性聚酯为原料制成的合金纤维，该合金纤维同时兼具了低密度聚烯烃的轻量性和可染性聚酯的染色性能，但是由于低密度聚烯烃有部分暴露在纤维的表面，会导致纤维染色性降低、耐热性变差等问题。另外，也有相关文献中提到过通过两种不同密度的聚酯进行复合纺丝的技术来实现轻量的目的。例如文献“丙纶可染性技术进展”(《染料与染色》，第42卷第4期，第34-36页，2005年8月)公开了以聚丙烯作为芯层、可染高聚物如PA、PET、PVA、PBT等作为皮层的复合丝，这种复合丝不仅保留了聚丙烯的轻量，还具有分散染料可染性能。但是由于聚丙烯和聚酯的兼容性差，在纤维的后加工及织物的生产和使用过程中会出现界面剥离、纤维表面破裂等问题。
[0004]因此，开发性能 优越、市场前景广阔的轻量素材来满足人们日益增长的需求已经成为当务之急。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种具有良好染色效果及耐热性的轻量海岛复合纤维，且在后续的加工及使用过程中纤维的岛成分不易产生剥离。
[0006]本发明的技术解决方案是:
一种轻量海岛复合纤维，其中海成分为聚酯，岛成分为聚丙烯；单根纤维横截面上岛的数量为10~10000个，其中最外侧的岛与纤维表面间的距离为0.Ιμ--~3.0μπι;所述海岛复合纤维的密度为0.95~1.20g/cm3。
[0007]所述聚酯为PET、PBT、PTT或PLA，或者是它们的改性聚酯，所说的改性聚酯可以是阳离子可染改性聚酯或高收缩改性聚酯等。上述岛成分聚丙烯为常规聚丙烯或改性聚丙烯，其中优选改性聚丙烯。所说的改性聚丙烯为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酰亚胺接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯，或者前述一种或几种接枝聚丙烯和常规聚丙烯的共混聚丙烯。改性聚丙烯的接枝率为0.01~2.0%。此处所说的常规聚丙烯为未经过改性的普通聚丙烯。将接枝聚丙烯和常规聚丙烯共混时，可以通过挤出机共混挤出后得到共混切片使用，也可以将两种物质混合直接投入纺丝机中进行熔融纺丝。[0008]聚丙烯与聚酯的兼容性较差，采用普通的皮芯复合技术或海岛复合技术生产的聚丙烯与聚酯的复合纤维，在随后的高次加工如拉伸或假捻时会出现界面剥离及皮层破裂的现象，导致最终织物的外观和染色性差。
[0009]本发明的重要技术特征之一是单纤维中最外侧岛的外表面到纤维表面的距离为
0.1 μ m?3.0 μ m。与普通的海岛纤维相比，本发明所述纤维的外层海成分具有一定的厚度，使得所有的岛成分都被包围在海成分中，且最外侧岛与纤维表面有足够大的距离，以防止岛成分从纤维表面发生界面剥离，且该外层海成分还可以提高复合纤维的染色性和耐热性。在满足复合纤维轻量性和细纤度的条件下，最外侧岛到纤维表面的距离越大，也外层海成分越厚，纤维中的岛成分越安定，同时纤维的染色性和耐热性也越好。
[0010]所述海岛复合纤维的单纤维横截面上最外侧的岛与纤维表面的距离可以为0.1 ?0.6 μ m0
[0011]所述海岛复合纤维的单纤维横截面上最外侧的岛与纤维表面的距离也可以为大于0.6 μ m小于等于3.0 μ m。
[0012]优选海岛复合纤维的单纤维横截面上最外侧岛的外表面到纤维表面的距离为
0.6μπι?2.0μπι。最外侧的岛的外表面到纤维表面的距离越大，也就是外层海成分越厚，纤维制得的织物经浓色染色后，其织物的发色性性能会越好，同时制得的织物的耐熨烫性能也能大幅提闻。
[0013]所述海岛复合纤维的密度优选为0.95?1.10g/cm3，可以达到更轻量的效果。
[0014]另外，本发明所述轻量海岛复合纤维中，每根单纤维横截面上岛的数量为10?10000。纤维中岛的数量越多，岛的表面积越大，岛成分与海成分的接触面积也就越大，从而可以进一步改善岛成分的剥离问题，提高复合纤维的染色性。更进一步的，当岛成分使用改性聚丙烯时，由于聚丙烯上接枝有极性有机单体，从而可以减小非极性聚合物聚丙烯和极性聚合物聚酯的表面张力，提高两者的相容性，使得纤维中的岛成分更难剥离，更好地提高纤维的耐磨性。
[0015]岛的数量过多后会导致最外侧岛的外表面到纤维表面的距离变小，所以单纤维横截面上岛的数量优选60?4000，最优选80?4000。
[0016]普通的海岛喷丝板是很多个芯鞘复合的组合体，所以喷丝板加工时存在岛数的限定。本发明中使用的喷丝板是分配型海岛复合喷丝板，与普通海岛喷丝板相比，该喷丝板可以实现单纤维的多岛化。所述分配型喷丝板主要包括计量部分、分配部分及吐出部分，其中分配部分由多块板构成，每块板的厚度为0.2_左右，板上面有孔以及沟槽，通过改变板的数量可以调整岛数在10?10000范围内变化，而通过改变板上孔的位置及沟槽的流向和数量可以而自由控制岛成分的断面形状。岛成分的断面形状可以是圆形、扁平形、三角形、正方形、六边形、三叶形、十字形或六叶形等。岛成分断面的异形度越大，其与海成分相接触的表面积越大，从而也更容易避免岛成分的剥离问题。但是异形度过大纺丝困难，从纤维的剥离性和纺丝方面考虑优选岛成分的断面形状为三角形或十字形。
[0017]本发明所述轻量海岛复合纤维一般作为织物用，其单纤维纤度在0.5detx?5dtex范围之内。单纤维的断面形状可以是圆形、扁平形、三角形、正方形、六边形、三叶形、十字形或六叶形等。
[0018]上述轻量海岛复合纤维不仅保留了聚丙烯的轻量性，其可纺性和可加工性也很优良，同时由上述纤维制成的织物具有良好的染色性和耐热性，且在织物的使用过程中也能保持各项色牢度，且耐熨烫性能也有提高。另外，根据使用需求的不同，该纤维可以单独使用，也可以和其他纤维进行共混加工。
[0019]本发明所涉及的主要测试方法包括以下6个:
(I)密度测定:
根据标准JIS L1013:2010进行测定。
[0020](2)最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离、相邻两岛间距离及岛面积的测定方法:
先把纤维在长方向的任意位置切断，用岛津公司生产的SS550型走查型电子显微镜(SEM)将得到的纤维断面拍成放大倍率为5000倍的照片。根据需要也可以先进行金属染色。以同样的处理方法取多根纤维进行拍摄。然后分别选取10张照片用图像处理软件(WINR00F)进行最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离、相邻两岛间距离以及岛面积的测定，最终结果取该10张照片的平均值。
[0021](3)染色性评价方法:
将得到的纤维进行筒编，用下述条件进行染色评价。用高温染色试验机UR ?ΜΙΝΙ-COLOR (红外线小型染色剂(TEXAM技术研究制造)在130°C X 30min的条件下搅拌处理液、染色。此时所用处理液的药剂如下所示:
Dianix Blue E-Plus (德司达公司制造、分散染料)5owf%
NIKKA SUNSALT (日华化学公司制造、匀染剂)lg/1
醋酸(pH调节剂)0.5g/l
染色后，在80°C X20min的条件下使用下面的药剂配制处理液，进行还原清洗；
氢氧化钠0.6g/l
亚硫酸氢钠2g/l
然后，将筒编物水洗、风干后用作评价样品。将样品重叠成8层后用分光测色计(Datacolor Asia Pacific (H.K.) Ltd.制造的 Datacolor650)测色,用 L* 表不。L* 是指色系中的明度，数值越小染色性越好。
[0022](4)耐光坚牢度:
根据标准JIS-L0842:2004对耐光坚牢度进行测试。
[0023](5)纤维剥离度:
从织物中抽出纤维后，在岛津公司生产的SS550型走查型电子显微镜(SEM)将得到的纤维断面拍成放大倍率为5000倍的照片。以同样的处理方法取多根纤维进行拍摄。然后分别选取10张照片，观察照片中岛成分的剥离状况，判断标准如下:
4级:不剥离，
3级:剥离5%以内，
2级:剥离5%~10%,
1级:剥离10%以上；
最终结果取该10张照片的平均值。
[0024](6)耐熨烫性
使用日本直本工业株式会社制造的ASL-621熨斗进行熨烫实验；用待测试的纤维制成IOcm见方的茶巾，用表面温度调节为180°C的熨斗进行30秒钟的熨烫，通过茶巾的形状、尺寸、手感的变化来判定其耐熨烫性。判定按照下面的基准进行:
4级:与处理前没有形状、尺寸、手感的变化；
3级:没有单丝的熔粘，良好地保持了处理前的茶巾的形状、尺寸、手感；
2级:部分单丝的熔粘，茶巾有部分热变形，手感稍硬；
I级:表示单丝熔粘，茶巾热变形，手感变硬。
[0025](7)接枝率的测定
接枝率的测定方法有多种，如化学滴定法、红外光谱法、核磁共振光谱法、元素分析法等，本发明中马来酸酐接枝聚丙烯的接枝率的测定方法(化学滴定法)如下:
把接枝聚丙烯样品溶于150mL热二甲苯中(110°C以上)，倒入200mL乙醇中，未反应的MAH单体和MAH均聚物溶解在乙醇中，沉淀物则为纯接枝聚丙烯，在真空烘箱中干燥24h后取Ig纯化后的PP-g-MAH溶于IOOmL热二甲苯中，用0.04mol/L的KOH甲醇溶液滴定，用酚酞作指示剂，根据消耗掉的KOH甲醇溶液量，用下列公式计算接枝率:
【权利要求】
1.一种轻量海岛复合纤维，其特征在于:该海岛复合纤维中海成分为聚酯，岛成分为聚丙烯；单根纤维横截面上岛的数量为10~10000个，其中最外侧的岛与纤维表面间的距离为0.Ιμ--~3.Ομ-- ;所述海岛复合纤维的密度为0.95~1.20g/cm3。
2.根据权利要求1所述的轻量海岛复合纤维，其特征在于:所述聚丙烯为改性聚丙烯。
3.根据权利要求2所述的轻量海岛复合纤维，其特征在于:所述改性聚丙烯为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酰亚胺接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯或甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯，或者前述一种或几种接枝聚丙烯和常规聚丙烯的共混聚丙烯。
4.根据权利要求2或3所述的轻量海岛复合纤维，其特征在于:所述改性聚丙烯的接枝率为0.01~2.0%。
5.根据权利要求1所述的轻量海岛复合纤维，其特征在于:所述海岛复合纤维的单纤维横截面上最外侧的岛与纤维表面的距离为0.1~0.6 μ m。
6.根据权利要求1所述 的轻量海岛复合纤维，其特征在于:所述海岛复合纤维的单纤维横截面上最外侧的岛与纤维表面的距离为大于0.6 μ m小于等于3.0 μ m。
7.根据权利要求1、2、5或6所述的轻量海岛复合纤维，其特征在于:所述海岛复合纤维的密度为0.95~1.10g/cm3。
8.根据权利要求1、2、5或6所述的轻量海岛复合纤维，其特征在于:所述海岛复合纤维的单纤维横截面上岛的数量为60~4000。
9.根据权利要求1、2、5或6所述的轻量海岛复合纤维，其特征在于:所述海岛复合纤维中单纤维横截面上岛的形状为圆形、扁平形、三角形、正方形、六边形、三叶形、十字形或六叶形。
10.根据权利要求9所述的轻量海岛复合纤维，其特征在于:所述海岛复合纤维中单纤维横截面上岛的形状为三角形或十字形。
【文档编号】D01F8/14GK103572406SQ201310318057
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月25日 优先权日:2012年8月8日
【发明者】曹健, 倪春健, 施泽顺, 望月克彦 申请人:东丽纤维研究所（中国）有限公司