CN1009841B - Y-形横截面丙烯酸纤维及其生产方法 - Google Patents

Y-形横截面丙烯酸纤维及其生产方法

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Abstract

Y-形横截面丙烯酸纤维由以至少50%(重量)的丙烯腈构成的丙烯酸聚合物组成，Y-形横截面主要由三个矩形构成，当每个矩形的中部，最里面部分和外表部分的宽度值分别用d0、d1和d2表示时，d1/d0和d2/d0均在0.95～1.05的范围内，通过基本上由三个矩形构成的Y-形横截面的喷丝孔，将含有丙烯酸聚合物(由至少50%(重量)的丙烯腈构成)的有机溶剂溶液(该溶液溶解了22～30%(重量)的丙烯酸聚合物，粘度200～500泊)以1.1～1.8纺丝拉伸倍数喷入由有机溶剂和水构成的凝固浴液中，使这些初生丝得到洗涤和拉伸。

Description

本发明涉及一种膨松性好、手感柔软，适合家廷陈设和服饰的丙烯酸纤维，以及这种丙烯酸纤维的生产方法。
一般说来，天然毛皮具有直立状的纤维，这些纤维在靠近根基部和梢部都会变得细小，因此，与粗细均匀的纤维相比，上述纤维具有质感柔软的效果。此外，用合成纤维生产的各种人造仿毛织品目前已行销市场。然而，由于生产这些产品所使用的合成纤维沿其长度方向上始终粗细均匀，所以，即使这些纤维制造的与天然毛皮上的纤维纤度相等，这些产品也会使人感到又粗又硬。因此，目前的人造仿毛产品在质感上毕竟无法与天然毛皮相比。有两种办法（日本专利公开号16906/80和134272/81）试图弥补仿毛产品的上述欠缺。其中之一包括通过使用合成纤维尤其是聚酯纤维作为绒头，将该绒头纤维的顶稍部分浸在碱性水溶液中使其顶梢部分水解并变细的途径制备织物。另一种方法是：将纤维束的一个端部浸在水解水溶液中以使该端部变细。
由于化学物品水溶液的沉浸处理，这两种方法都存在着下述工业应用方面的问题，直立型纤维顶梢部分的变细程度难以控制，不得不以间歇操作方式进行处理，以及处理效率低等。上述方法应用于丙烯酸纤维也存在着类似的情况，有限几种溶剂能顺利地在工业中使用，并且使用过的溶剂回收困难。
涉及Y-型特殊横截面纤维的有关现有技术，文献中提出了各种形状 的纤维，见日本专利公开号103311/80，但是这些纤维均末令人满意地达到本发明的目的。
本发明的目的之一是提供一种丙烯酸纤维，这种纤维具有与动物毛发结构相近的、新奇的横截面结构。
本发明的另一目的是提供一种生产这种丙烯酸纤维的方案。
依照本发明，提供的丙烯酸纤维具有Y-型横截面，该纤维由至少含50%（重量）的丙烯腈的丙烯酸聚合物组成，其特征在于，该Y-形横截面基本上由三个矩型构成，并且如果每个矩型的中部，最深部和外表部分的厚度值分别用d0、d1和d2表示，则比值d1/d0和d2/d0均在0.95～1.05的范围内，本发明还提供了生产这种丙烯酸纤维的方法。
用于本发明中的丙烯酸聚合物以50～98%（重量）的丙烯腈和50～2%（重量）能和丙烯腈共聚的其他不饱和和单体的共聚物为佳。这类单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸，这些酸的衍生物，醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺，1，1-二氯乙烯、氯乙烯，以及离子不饱和单体，如乙烯苯磺酸钠和甲代烯丙基磺酸钠。然而，这里所用的不饱和单体并不仅限于这些例子。
用于湿法纺丙烯酸聚合物的溶剂必须是有机溶剂，如二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，二甲（基）亚砜等，这是因为采用硝酸或无机盐作为溶剂难以获得具有鲜明直线轮廓的纤维横截面。
在50℃温度下，纺丝原液的粘度必需为200～500泊，这与生产一般的丙烯酸纤维的情形是一样的，原液的浓度，就适合工业应用的范围而论，需为22～30%（重量），最好为24～28%（重量）。
用于生产本发明的丙烯酸纤维的喷丝孔具有Y-形横截面，这些横截 面基本上由三个矩型组成，当依照预定的纤维旦数选择适用的喷丝孔尺寸时，考虑到喷丝孔制造技术的限制和原液喷丝的稳定性，重要的是，构成Y-形横截面的三个矩型中的至少一个矩型的长边为0.165～0.30毫米，其短边为0.043～0.09毫米，并且长边与短边的长度之比至少为3∶1，以不超过6∶1为佳。如果上述任何数值低于其下限，都难以得到具有预定的Y-形横截面的纤维，如果上述任何数值远远超过其上限，就会出现断丝，因而稳定的纺丝也是不可能的。
在本发明的方法中，初生丝携带的水量多达300～310%（重量），因而干燥前的单丝要用小直径的导丝罗拉轧水，最好再用安装在一起的吸嘴对其进行吸水处理，由此将携带的水量减少到250%（重量）或更少。这些处理是减轻干燥步骤的负荷的有效措施。为此目的，需要装配如图7所示的相对较细的直径为15～30毫米的导丝罗拉，并提供吸水孔或吸水狭缝。
水洗拉伸后，单丝束以1.1～2.0的拉伸比在110～150℃的热辊上受到张力而进一步地被干热拉伸，然后最好用饱和水蒸气对其进行松弛处理。这样就得到了预期的纤维，这种纤维适用于具有直立绒头的人造仿毛织物，如果在制成有绒头的织物后，通过机械振动使这种纤维的顶梢分裂，那么在改善其可分裂性方面，上述干热拉伸步骤则是有效的措施。
如上所述，得到的本发明的丙烯酸纤维具有Y-形横截面，每一个截面基本上由三个矩形组成，矩形的d1/d0和d2/d0的值在0.95～1.05的范围内，这里d0、d1和d2分别为单个矩形的中部，里面部分和外表部分的宽度值。这些纤维在后续织造过程中，局部（在顶梢部分）分裂，分裂百分数达15～50%，得到的绒头纤维的根部保持Y-形横截面，由于绒头纤维 局部地分裂，从而在其顶梢部分得到更微细的矩形横截面，因此，该产品具有弹性大，抗压强度高的特点，另外，其质感柔软。
参考下列例子将对本发明进行更详细的描述，在所有例子中，份数和百分数均以重量计。
实施例1
将由92.7%的丙烯腈，7.0%的醋酸乙烯，和0.3%的甲代烯丙基磺酸钠构成的共聚物溶于二甲基甲酰胺中以制备纺丝原液，在50℃时该原液溶解的固体浓度为24%，其粘度为450泊。
采用数值在0.5～2.2范围内的不同的纺丝拉伸倍数，将此原液通过有1000个由三个矩形（0.16mm×0.05mm）构成的Y-形横断面喷孔的喷丝板喷入40℃的浓度为30%的二甲基乙酰胺水溶液中。得到的未拉伸单丝在热水中以2～4的拉伸比拉伸，同时洗涤。上油后，拉伸丝在140℃的热罗拉上干燥，然后以1.5的拉伸比在此辊和一个150℃的热辊之间进行干热拉伸。然后，用2.8kg/cm2（表压）的饱和水蒸气对丝进行松弛处理，得到的单丝纤度为15旦，将丝在180℃的热辊之间以1.2的拉伸比作进一步的拉伸，以便消除卷曲，然后，将其剪切成长度为152毫米的短纤维。
纺丝拉伸倍数和纤维横截面的形状之间的关系示于表1和图1。
分裂百分率通过下列途径确定：将样品丝先后五次穿过梳理机，并通过放大镜纤维的分裂度，然后进行计算。
图8是一张电子显微镜扫描图片（放大系数350），这张照片表示的是表中第三序列的绒头纤维的横截面。图9是另一张电子显微镜扫描图片（放大系数350），该图表示经顶梢部分分裂处理后的第三序列纤维的一 侧。
表1
序号 纺丝 纤维横截面 d1/d0d2/d0观察结果 产品特性
拉伸    的形状    分裂    质感
倍数    （见图1）    百分率
1    0.5    1～1    1.33    0.80    横截面畸形    0    D
2    0.9    1～2    1.07    0.75    横截面畸形    1-5%    C-B
3    1.1    图8    1.03    0.98    本发明    20%    A
4    1.5    1～4    1.02    0.98    本发明    20%    A
5    1.8    1～5    1.02    0.99    本发明    25%    A
6    2.0    1～6    1.02    1.00    可纺性下降    40%    A
7    2.2    -    -    -    无法纺丝    -    -
A：好，C-B：稍次，D：低劣。
实施例2
除了纺织拉伸倍数固定在1∶3并且纺丝原液和凝固浴液（可用和纺丝原液中的相同溶剂的水溶液）中的溶剂可以改变之外，按照例1的步骤生产丙烯纤维，所使用的溶剂和纤维横截面形状之间的关系示于表2和图2中。
显而易见，有机溶剂二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺等导致具有鲜明轮廓的Y-形纤维横截面，而无机溶剂如硝酸和氯化锌则导致畸形的Y-形 纤维横截面。
表2
序号 溶剂 凝固浴液 纤维横截 d1/d0d2/d0备注
面形状
（见图2）
1    二甲基乙酰胺    二甲基乙酰    2～1    1.03    0.99    本发明
胺水溶液
2    二甲基甲酰胺    二甲基甲酰    2～1    1.01    0.97    本发明
胺水溶液
3    二甲基亚砜    二甲基亚砜    2～1    1.01    1.00    本发明
水溶液
4    硫氰酸钠    硫氰酸钠水    2～4    1.35    0.80    对比例子
溶液
5    硝酸    硝酸    2～5    1.28    0.82    对比例子
水溶液
6    氯化锌    氯化锌    2～6    1.33    0.78    对比例子
水溶液
实施例3
用60份的丙烯腈，38份的1.1-二氯乙烯和2份的甲基烯丙基磺酸钠的一般氧化还原聚合反应，制得一种增比粘度为0.180的聚合物，以全部单 体计的收率为80%。
将此聚合物溶于二甲基乙酰胺制成纺丝原液，该溶液在50℃条件下，溶解的固体浓度为26%，粘度为200泊。通过与例1中使用的相同的喷丝板，将此原液喷入二甲基乙酰胺水溶液中，获得的单丝纤度为10旦，这些纤维通过普通方法便可生产仿毛织品。所得到的织品具有阻燃，膨松，刚性适度，柔软以及手感好等优点。
实施例4
按照例1的步骤制备单丝纤度为15旦的纤维，与例1所不同的是将纺丝拉伸倍数固定在1.3以及构成喷丝孔Y-形横截面的三个矩形中的每一个矩形的长边与短边的长度之比2∶1～7∶1之间变化。所得到的纤维的横截面形状如表3和图3所示。
其结果表明，当上述长、短边长度比值在2∶1～7∶1范围内时，制备的纤维呈Y-形横截面;如果上述比值在3∶1～5∶1范围内时，其分裂性能好;如果上述比值小于3∶1，则其分裂性差，并且无法获得预期的纺织品;而当上述比值超过7∶1时，虽然分裂性好，但是其可纺性下降。\\
Figure 85108483_IMG1
如上所述，本发明提供的丙烯酸纤维对人造毛皮是有用的。
图1～3表示丙烯酸纤维横截面的形状，该纤维是在按照本发明的方法的实施例中和对比例中制备的。
图4表示用于本发明方法的喷丝板喷嘴的剖视图，其中A是喷孔的一个实例，B是喷丝孔较为可取排布方式的一个例子。
图5是一张表示依据本发明获得的纤维横截面的透视图。
图6是一张表示纤维顶梢部分分裂状态的示意图，分裂操作是在由纤维形成织物后采用机械振动完成的。
图7和图8分别为依照本发明制备的纤维的剖面图和侧视图。

Claims (6)

1、由丙烯酸聚合物(至少50%(重量)丙烯腈构成的)组成的具有Y一形横截面的丙烯酸纤维，其特征在于Y-形横截面大体上由三个矩形构成，当每一个矩形的中部，最里面部分，和外表部分的宽度分别以d0、d1，d2表示，比值d1/d0和d2/d0均在0.95～1.05的范围内。
2、权利要求1的纤维，其中构成Y-形横截面的三个矩形中至少一个矩形长边与短边的长度比值至少为3∶1。
3、权利要求1的纤维，其中丙烯酸聚合物含有多达48%（重）1，1-二氯乙烯。
4、一种生产具有Y-形横截面的丙烯酸纤维的方法，Y-形横截面基本上由这样三个矩形构成，如果每个矩形的中部，最里面部分和外表部分的宽度分别以d0、d1和d2表示，比值d1/d0和d2/d0均在0.95～1.05范围内，上述方法包括排放一种有机溶剂溶液，该溶液含有由至少50%（重量）的丙烯腈构成的以22～30%（重量）的浓度溶解于其中的丙烯酸聚合物，该溶液粘度为200～500泊，通过具有基本上由三个矩形构成的Y-形横截面的喷丝孔，将该溶液以1.1～1.8的纺丝拉伸倍数喷入由有机溶剂和水构成的凝固溶液中，使这些初生丝得到洗涤和拉伸。
5、权利要求4的生产方法，其中经洗涤和拉伸后的初生丝束所携带的水可在单丝进入干燥步骤之前用直径为15～30毫米的导丝罗拉除去;该导丝罗拉有多个脱除液体的吸液孔或狭缝。
6、权利要求4的生产方法，其中喷丝孔排列成许多竖直行列，喷丝孔隔行交替颠倒。
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