CN101263249B - 弹性体系芯鞘复合纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明提供伸缩弹力和透明性优异的复合纤维。本发明涉及收缩性高的复合纤维以及该复合纤维的制造方法,所述复合纤维是包含具有伸缩弹性的弹性体树脂(A)和具有伸缩弹性的永久伸长率为25~70%且抗张伸展率为100~800%的弹性体树脂(B)的复合纤维,在芯部分含有该弹性体树脂(A)、在鞘部分含有该弹性体树脂(B)而成。
Description
技术领域
本发明涉及袜子、连裤袜(PS)等伸缩性衣料的原材料。
背景技术
作为以往的连裤袜用纤维,常采用伸缩性纤维。作为该伸缩性纤维,主要采用例如聚氨酯纤维上卷有一根或多根尼龙纤维的单包覆纱(SCY)、改变它们的捻方向进行双重卷绕的双包覆纱(DCY)(例如专利文献1、2等)。或者使用将复合纤维(conjugate fiber)卷缩而成的物质,该复合纤维具有在纤维的长度方向连续地粘合有伸缩性纤维(聚氨酯等)和热塑性纤维(聚酰胺等)结构(例如,专利文献3~7等)。关于这些纤维,大量报道了结合目标衣料的伸缩特性、强度而被改良的纤维。
然而,SCY、DCY一般由于其高伸缩性而具有优异的支撑性,但是存在坯料厚度容易增大且透明感低,并且制造成本增高的问题。
并且,使上述复合纤维卷缩后与SCY、DCY比较具有坯料厚度小且透明感高的特点,但是由于利用了卷缩导致的支撑性,即利用了基于线圈状的伸缩的弹性,因此一般与SCY、DCY相比支撑性弱,从而存在难以满足目前市场需求的对高支撑性的要求。
专利文献1:特开昭47-19146号公报
专利文献2:特开昭62-263339号公报
专利文献3:特开昭61-34220号公报
专利文献4:特开昭61-256719号公报
专利文献5:特开平3-206122号公报
专利文献6:特开平3-206124号公报
专利文献7:特开平2003-171831号公报
发明内容
本发明的目的在于提供伸缩弹力以及透明性优异的复合纤维。
本发明人为了解决上述课题进行了潜心研究,结果发现:含有两种不同种类的伸缩性纤维的芯鞘复合纤维在保持透明性的状态下,卷缩性和伸缩性优异。基于该认识,进一步反复研究从而完成本发明。
即,本发明提供下述的复合纤维及其制造方法。
项1.收缩性高的复合纤维,包含具有伸缩弹性的弹性体树脂(A)和具有伸缩弹性的永久伸长率为25~70%且抗张伸展率为100~800%的弹性体树脂(B),在芯部分含有该弹性体树脂(A)、在鞘部分含有该弹性体树脂(B)而成。
项2.根据项1所述的复合纤维,其中,所述复合纤维的芯部分和鞘部分为偏心圆形或同心圆形。
项3.根据项1或2所述的复合纤维,其中,所述弹性体树脂(A)为聚氨酯弹性体。
项4.根据项1~3中任一项所述的复合纤维,其中,所述弹性体树脂(B)为聚酯系弹性体和/或聚酰胺系弹性体。
项5.根据项1~4中任一项所述的复合纤维,其中,所述鞘部分还含有热塑性树脂。
项6.根据项1~5中任一项所述的复合纤维,其中,所述鞘部分还含有无机微粒子。
项7.衣料,包含项1~6中任一项所述的复合纤维。
项8.复合纤维的制造方法,其特征为,分别将具有伸缩弹性的弹性体树脂(A)和具有伸缩弹性的永久伸长率为25~70%且抗张伸展率为100~800%的弹性体树脂(B)熔融,用具有两个复合喷嘴的喷丝板,以弹性体树脂(A)成为芯部分、弹性体树脂(B)成为鞘部分的方式进行复合纺纱。
以下,详细说明本发明。
I.复合纤维
本发明的复合纤维是包含具有伸缩弹性的弹性体树脂(A)和具有伸缩弹性的永久伸长率为25~70%且抗张强度为100~800%的弹性体树脂(B)的复合纤维,是在芯部分含有该弹性体树脂(A)、在鞘部分含有该弹性体树脂(B)而成的弹性体系芯鞘复合纤维。本发明的复合纤维,为了提高纤维的伸缩弹力,具有不仅是在芯部分,在鞘部分也采用了特定的弹性体树脂(B)的特点。
例如,在将这些复合纤维剖面制成偏心圆形时,在伸长时,在初期发挥由卷缩力导致的弹性,之后发挥出弹性体的伸缩弹力从而提高支撑性。
构成本发明的复合纤维芯部分的具有伸缩弹性的弹性体树脂(A)只要是具有即使伸长也几乎返回到原来的长度(在可伸长范围内不具有屈服点)的性质,即橡胶弹性(在滞后曲线中返回到10%以内)的热塑性弹性体,则没有特别限制。作为弹性体树脂(A),可例示聚氨酯、聚苯乙烯-丁二烯系嵌段共聚物等,特别优选聚氨酯。
弹性体树脂(A)的抗张强度(JIS K7311)优选30~60MPa左右,进一步优选45~60MPa左右的高强度,并且优选抗张伸展率(JISK7311)为400~900%,更优选为400~600%。
作为弹性体树脂(A)的具体例子,可列举出例如Kuramiron U(日本可乐丽株式会社制造)3195、8175等,Miractoran(日本聚氨酯工业株式会社制造)P485、P495等。
作为弹性体树脂(A)制法的一例,聚氨酯弹性体树脂的制法如下所示。聚氨酯弹性体树脂可以利用例如一步法,经由预聚物法等的公知方法由芳香族聚异氰酸酯和多元醇制造。
作为原料的芳香族聚异氰酸酯,可列举碳原子数(除了NCO基中的碳,以下相同)6~20的芳香族二异氰酸酯、这些芳香族二异氰酸酯的改性体(具有碳二亚胺基、脲二酮基(urethodione)、脲亚胺基(urethoimine)、脲基等的二异氰酸酯改性体)、以及它们的两种以上的混合物。
作为芳香族聚异氰酸酯的具体例子,可列举出1,3-和/或1,4-亚苯基二异氰酸酯、2,4-和/或2,6-亚苄基二异氰酸酯、2,4’-和/或4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(以下略记为MDI)、4,4’-二异氰酸根合联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二异氰酸根合二苯基甲烷、1,5-亚萘基二异氰酸酯等。其中,特别优选MDI。
作为原料的多元醇,可列举出聚醚系、聚酯系、聚碳酸酯系、脂肪族系多元醇等,特别优选聚醚系或聚酯系多元醇。
多元醇的数均分子量从由本材料制造出的纤维的柔软感角度出发,优选300以上,更优选1000以上,进一步优选2000以上;从该纤维的弹性的角度出发优选4000以下,更优选3500以下,进一步优选3000以下。
构成本发明的复合纤维的鞘部分的弹性体树脂(B)是具有伸缩弹性,且永久伸长率为25~70%的热塑性弹性体树脂。永久伸长率由JIS K6301定义。换言之,具有如下性质:该树脂(B)在伸长到100%以上的情况下,虽具有伸缩弹性,但不能恢复到原形,可恢复到伸长后的稳定形状。
考虑这是由于对于弹性体树脂(B)的原形而言,构成弹性体树脂(B)的硬段(hard segment)和软段(soft segment)处于无规状态,若将其伸长100%以上,则硬段维持取向而不能复元,仅软段具有伸缩弹性的缘故。本发明的复合纤维巧妙地利用了弹性体树脂(B)的这种特性,发挥出高支撑性。
该弹性体树脂(B)的永久伸长率(JIS K6301)为100%伸长时的25~70%左右,优选30~70%左右,更优选40~60%左右。如下规定永久伸长率(%):对哑铃形试验片施加拉伸荷重,拉伸至规定伸长率100%(2倍),保持该状态10分钟后,迅速除去荷重,相对原长求出放置10分钟后的拉伸率,将其作为永久伸长率。该值低于25%时,不能获得作为复合纤维的高支撑性。而超过70%时,弹性体的性质变小,发生塑性变形。
此外,永久伸长率的伸长通常可以伸长到100%(2倍)~300%(4倍)左右。
弹性体树脂(B)的抗张强度(JIS K7311)优选为10~40MPa左右,更优选为25~40MPa左右的高强度。并且,抗张伸展率(JIS K7311)优选为100~800%左右,更优选为400~600%。该值低于100%时,由于伸展率不足,不能用于要求伸展率的用途。而超过800%时,一般强度低,不能得到高支撑性。
作为具有上述特性的弹性体树脂(B)的具体例,可列举出尿烷系弹性体(TPU)、聚酯系弹性体、聚酰胺系弹性体、苯乙烯-丁二烯系弹性体等。这些弹性体树脂可以使用任何公知的方法制造,或者可以使用市售品。
作为尿烷系弹性体,可列举例如由包含多元醇成分的软段和包含有机聚异氰酸酯成分的硬段构成的嵌段共聚物。具体地,可列举出聚酯系的聚氨酯弹性体、聚己内酯系的聚氨酯弹性体、聚碳酸酯系的聚氨酯弹性体、聚醚系的尿烷系弹性体等。例如,可例示可乐丽株式会社制造的Kuramiron。
作为聚酯系弹性体,可列举例如由包含芳香族聚酯成分的硬段和包含聚醚成分或聚酯成分的软段构成的聚醚(或聚酯)酯嵌段共聚物。作为硬段的芳香族聚酯成分,可列举出聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等,作为软段的聚醚成分或聚酯成分,可列举出聚四亚甲基二醇(PTMG)、聚己内酯(PCL)等。本发明中可以使用它们中的任意一种,优选使用聚醚酯嵌段共聚物。
具体地,可例示例如东洋纺织株式会社制造的Pelprene(P型、S型等)、东丽杜邦公司制造的Hytrel等。并且,也可以使用例如特开平11-302519号公报、特开2000-143954号公报等中记载的聚酯系弹性体。
作为聚酰胺系弹性体,可列举例如由包含聚酰胺成分的硬段和包含聚醚成分或聚酯成分或者两种成分的软段构成的嵌段共聚物。可例示例如阿科玛公司制造的Pebax、宇部兴产社制造的PAE系列等。
作为苯乙烯-丁二烯系弹性体,可列举出例如由包含聚苯乙烯成分的硬段和包含聚烯烃成分的软段构成的嵌段共聚物。具体地,可例示出苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)等。
本发明的复合纤维的芯部分和鞘部分除了偏心圆形、同心圆形以外,从可表现出由于热收缩等导致的明显卷缩性的角度出发还可列举出肩并肩形(side-by-side)。其中,从触感的角度出发优选偏心圆形。
弹性体树脂(A)的纤维剖面面积的占有率为30~90%左右,优选50~70%左右即可。若在该范围,则可以制成支撑性高的复合纤维。该值低于30%,则弹性体树脂(B)的占有率变高,因此不能得到高支撑性,且伸长超过90%后,难以恢复成稳定的形状。
本发明的复合纤维的直径没有特别限制,通常为20~100μm左右,优选30~80μm左右。特别是用于连裤袜(PS)用的原材料时,优选制成40~70μm左右。
如上所述,构成芯部分的具有伸缩弹性的弹性体树脂(A)在可以伸长的范围内没有屈服点(即,超过弹性区域的伸长点),弹性体树脂(B)具有伸缩弹性在其可以伸长的范围内具有屈服点。为此,本发明的复合纤维也继承了该特性。换言之,将本发明的复合纤维伸长至弹性体树脂(B)的屈服点以上时,弹性体树脂(B)返回到其屈服点伸长率的长度而稳定化。另一方面,弹性体树脂(A)变成一直被伸长的状态并且依然具有伸缩弹性。为此,作为复合纤维,支撑性显著提高了。例如,若参照图1则可以容易地理解。
并且,本发明的复合纤维在直接编成坯料时,还具有厚度薄且透明感高的特点。
所以,可以较好地用于特别需要该功能的袜子、连裤袜等用途中,当然也不限定于这些,也可以用于其他的衣料用途。
II复合纤维的制法
本发明的复合纤维可以通过如下制造:将弹性体树脂(A)、弹性体树脂(B)分别熔融,用具有两个复合喷嘴的喷丝板以弹性体树脂(A)成为芯部分、弹性体树脂(B)成为鞘部分的方式进行复合纺纱。该方法可以使用公知的纺纱装置容易地实施。所得到的纤维可根据目的进行延伸来调整强度及伸长率。
本发明的复合纤维在透明性和支撑性优异的同时,与以往的包覆纱相比可以极其简便地制造,因此可以降低制造成本,实现高生产率。
此外,为了赋予纤维以染色性,还可以将可染色的树脂(例如尼龙、聚酯等)与鞘部分的弹性体树脂(B)进行融合而改性。可以染色的树脂,作为例子可选择聚酰胺系、聚酯系、丙烯酸系、维尼纶系等,优选可例示聚酰胺系、聚酯系。这些的配合量取决于弹性体树脂(B)的染色性,上述树脂的含量优选的下限为1重量%,优选的上限为30重量%。更优选的上限为10重量%。不足1重量%时,因染色引起的显色性低,超过30重量%时,有时纤维的强度和伸长率降低。并且纺纱性变差。
并且,作为它们的制作方法,可以将上述树脂混合到弹性体树脂(B)中投入挤压机中,为了得到稳定的物性,优选使其均匀地分散。为此,更优选用双轴混练机制作混合物原料,投入挤压机。
由此,可制造出触感良好且可以进行各种染色的时尚感优异的连裤袜。
并且,本发明的复合纤维为了改良触感,也可以将无机微粒子等分散于鞘部分的弹性体树脂(B)的表面进行改性。
作为无机微粒子没有特别限定,作为例子可列举出轻质碳酸钙、重质碳酸钙等碳酸钙;碳酸钡;碱性碳酸镁等碳酸镁;高岭土、滑石、硫酸钙、硫酸钡、二氧化钛、氧化钛、氧化锌、氧化镁、铁素体粉末、硫化锌、碳酸锌、缎光白、煅烧硅藻土等硅藻土;硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁、无定形二氧化硅、非结晶合成二氧化硅、胶体氧化硅等二氧化硅;胶体氧化铝、拟薄水铝石、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝、锌钡白、沸石、铝硅酸盐、活性粘土、膨润土、绢云母等矿物质颜料等。这些可以单独使用,也可以并用两种以上。这些中,优选氧化钛、氧化锌、硫酸钡、二氧化硅。
并且,作为上述无机微粒子的形状没有特别限定,可列举球状、针状、板状等定型物或者无定型物。
上述无机微粒子的平均粒径优选的下限为0.2μm,优选的上限为3μm。不足0.2μm时,改善湿润时的发粘等不快感的效果变得不足,超过3μm制成衣料时,有损手感或触感,有时纤维的强度降低。
上述无机微粒子的含量的优选下限为2重量%,优选的上限为30重量%。更优选的上限为7重量%。不足2重量%时,改善湿润时的发粘等不快感的效果变得不足,超过30重量%时,有时纤维的强度和伸长率降低。并且纺纱性变差。
并且,作为它们的制作方法,可以将上述无机微粒子混合到弹性体树脂(B)中投入挤压机中,但为了得到稳定的物性,优选使其均匀地分散。为此,更优选用双轴混练机制作混合物原料,投入挤压机。
本发明的复合纤维具有以往的SCY和DCY、包含伸缩性纤维和热塑性纤维的复合纤维所不能实现的基于高伸缩性的优异的支撑性,并且具有坯料厚度薄,且透明感高的特点。
本发明的复合纤维由于伸缩弹力以及透明性优异,因此适合用作美观良好、支撑性优异的伸缩性衣料,特别适合用作袜子、连裤袜的原材料。
附图说明
图1是表示本发明的复合纤维的伸缩形态的模式图。弹性体树脂(A)即使伸长也几乎返回到原来的长度,即在屈服点伸长率以内进行伸缩(例如聚氨酯)。弹性体树脂(B)伸长到屈服点伸长率以上,伸长后返回到该屈服点伸长率(例如聚酯弹性体)。本发明的复合纤维,伸长到鞘部的弹性体树脂(B)的屈服点伸长率以上,伸长后返回到该屈服点伸长率,并且在该屈服点伸长率中芯部的弹性体树脂(A)保持伸缩弹性。
图2是本发明的复合纤维的剖面的显微镜照片。
图3是透明性评价方法的模式图。
具体实施方式
以下,使用比较例和实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明不受这些实施例的限定。
实施例1
将热塑性聚氨酯以及聚酯系弹性体分别在200℃和195~210℃熔融,用具有两个加热到195℃的复合喷嘴的喷丝板,以热塑性聚氨酯成为芯部分、聚酯系弹性体成为鞘部分的方式复合纺纱为非卷缩表达型(同心圆形)。在复合纤维的横截面中,热塑性聚氨酯以及聚酯系弹性体的面积比例根据各成分的齿轮泵的排出比发生变化。
对排出量进行调整使延伸后的单丝为24d。
以卷取速度500m/分钟,粘附硅酮系油剂以未延伸的状态卷取,在其后的其他工序中进行延伸,在80℃、结露点10℃进行24小时老化。
将得到的复合纤维的剖面照片示于图2。纤维的直径是61μm,相对于纤维剖面面积的芯部分的占有率为58%。
比较例1
除了使用聚酰胺(尼龙-6)代替在实施例1中的聚酯系弹性体以外,其余和实施例1同样制造复合纤维。
纤维的直径是60μm,芯部分相对于纤维剖面面积的占有率为56%。
比较例2
将聚氨酯弹性纱22dT作为芯纱,尼龙系11dT、5细丝作为包覆纱,制作由S方向卷绕的单包覆纱。
实施例2
使用实施例1的复合纤维,用单针筒编织机经单面编织(平织)编成筒状的编织物,根据常规方法将脚尖、连裤缝合后,进行染色(浅褐色;肉色(carlo))、以脚形模具进行热定型,制作连裤袜。
比较例3
使用比较例1的复合纤维,和实施例2同样制作连裤袜。
比较例4
使用比较例2的单包覆纱,和实施例2同样制作连裤袜。
试验例1
对于上述实施例1和比较例1、2中得到的纤维、实施例2和比较例3、4中得到的坯料,进行以下的评价。
<表面特性的评价>
用KES系统(Kato Tech公司制造)测定在连裤袜坯料中的表面特性(MIU:动摩擦系数;MMD:动摩擦系数的波动幅度,单位:分别是无量纲的;SMD:表面粗糙度,单位:μm)。
<伸缩弹力的评价>
连裤袜坯料的伸缩弹力用伸长到定长的回复阻力(横向拉伸)进行。在大腿以下10cm的部分(膝部)安装拉伸夹具,测定伸长50cm时,最大伸长60cm时和回复至50cm时的阻力,单位:CN。
<透明性的评价>
连裤袜坯料的透明性根据感官评价。具体如图3所示,受试者各自穿着连裤袜,单脚放在脚凳上。测试者坐在距离受试者1.5m的位置(直接坐在地板上)进行评价。评价项目是“透明感”“无光泽(不刺眼的)”“裸腿感”。对1位穿着者以9名测试者评价。作为评价标准,以标准(0)作为中心,前后2级(-2、-1,负号是劣等评价;+1、+2,正号是优等评价)的总计5级评价,计算出各评价项目的平均值(小数点后第一位)。
<色彩值>
光学浓度色彩值(L*,a*,b*)以及光学浓度是将16片连裤袜坯料重叠后,利用麦克贝斯分光光度仪WHITE EYE3000(KollmongenInstruments Corporation制造)进行测定。特别地,光学浓度是不透明度的指示,数值越低透明性越高。
上述测定结果示于表1和表2。
[表1]
测定项目 | ||
表面测定值(MIU、MMD、SMD) | 伸缩弹性:膝部(伸长50cm时,最大伸长60cm时、回复至50cm时) | |
实施例1 | 0.240、0.0111、3.056 | 383.9、813.9、123.3 |
比较例1 | 0.209、0.0129、5.063 | 306.2、514.5、115.8 |
比较例2 | 0.225、0.0407、2.875 | 567.9、872.0、288.9 |
[表2]
测定项目 | ||
透明性(透明感、无光泽、裸腿感) | 色彩值(L*、a*、b*、光学浓度) | |
实施例2 | 1.0、0.8、1.2 | 52.71、10.90、19.01、28.6 |
比较例3 | 0.9、0.4、1.0 | 48.96、8.45、15.83、35.1 |
比较例4 | -0.4、0.6、-0.7 | 48.05、8.00、18.02、38.5 |
由上述结果可知,实施例1的连裤袜坯料依MMD、SMD的结果的动摩擦系数波动、坯料凹凸都小,即,是粗糙少的坯料。并且,对于伸缩弹性而言,与比较例1相比具有优异的特性。并且,对于透明性评价而言,可知透明性高、光泽性小,并且可自然地见到裸腿感。该结果也印证了色彩值的光学浓度低。
由此,本发明的复合纤维,综合性地具有优异的伸缩弹性和透明性,且适合用作连裤袜等伸缩性衣料的原材料。
Claims (8)
1.一种包含芯部分和鞘部分的复合纤维,所述芯部分包含弹性体树脂(A),所述弹性体树脂(A)具有根据JIS K7311测定的30~60MPa的抗张强度和根据JIS K7311测定的400~900%的抗张伸展率,其中,所述弹性体树脂(A)为聚氨酯弹性体,
所述鞘部分包含弹性体树脂(B),所述弹性体树脂(B)具有根据JIS K7311测定的25~40MPa的抗张强度、根据JIS K7311测定的400~600%的抗张伸展率和根据JIS K6301测定的25~70%的永久伸长率,其中,所述弹性体树脂(B)为聚酯系弹性体和/或聚酰胺系弹性体,以及
所述弹性体树脂(A)在复合纤维剖面面积中的占有率为30~70%。
2.根据权利要求1所述的复合纤维,其中,所述复合纤维的芯部和鞘部分为偏心圆形或同心圆形。
3.根据权利要求1或2所述的复合纤维,其中,所述聚酯系弹性体是由包含芳香族聚酯成分的硬段成分和包含聚醚成分或聚酯成分的软段构成的聚醚或聚酯酯嵌段聚合物,所述聚酰胺系弹性体是由包含聚酰胺成分的硬段和包含聚醚成分或聚酯成分或者两种成分的软段构成的嵌段聚合物。
4.根据权利要求1或2所述的复合纤维,其中,所述鞘部分还含有热塑性树脂。
5.根据权利要求1或2所述的复合纤维,其中,所述鞘部分还含有无机微粒子。
6.根据权利要求1或2所述的复合纤维,其中,所述复合纤维的直径为20~100μm。
7.一种衣料,包含权利要求1~6中任一项所述的复合纤维。
8.一种包含芯部分和鞘部分的复合纤维的制造方法,其特征为,包括以下步骤:
分别将弹性体树脂(A)和弹性体树脂(B)熔融,其中,所述弹性体树脂(A)具有根据JIS K7311测定的30~60MPa的抗张强度以及根据JIS K7311测定的400~900%的抗张伸展率,其中,所述弹性体树脂(A)为聚氨酯弹性体;所述弹性体树脂(B)具有根据JIS K7311测定的25~40MPa的抗张强度、根据JIS K7311测定的400~600%的抗张伸展率和根据JIS K6301测定的25~70%的永久伸长率,其中,所述弹性体树脂(B)为聚酯系弹性体和/或聚酰胺系弹性体,以及
用具有两个复合喷嘴的喷丝板,以弹性体树脂(A)成为芯部分、弹性体树脂(B)成为鞘部分以及所述弹性体树脂(A)在复合纤维剖面中的占有率为30~70%的方式对所述弹性体树脂(A)和(B)进行复合纺纱。
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