CN101490317A - 多叶片状异形长丝、织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生产多叶片双组分纤维或长丝的方法，该方法包括：用双组分纺丝系统通过圆形毛细管对至少两种聚合物组分纺丝以得到纤维或长丝，并用热碱处理纤维或长丝得到多叶片双组分纤维或丝。或者，本发明公开了一种织物，该织物由所述双组分纤维或长丝制得，并用热碱处理以得到包括在基质中均匀分布的多叶片双组分纤维或长丝的织物。相对于具有相当旦尼尔的标准聚酯，所述多叶片双组分纤维或长丝或包括该多叶片双组分纤维或长丝的织物的芯吸效应得到了改进。

Description

多叶片状异形长丝、织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种在双组分纺丝系统上通过圆形毛细管制备多叶片纤维的方法。本发明具体涉及制备所述多叶片长丝/纤维的方法，使所述长丝/纤维通过所述多个微槽而具有更高的单位体积表面积和芯吸效应从而导致长丝/纤维的湿处理性能。
本发明还涉及用上述方法在双组分纺丝系统上通过圆形毛细管制备的多叶片纤维或长丝。
背景技术
在先技术中已建议许多方法来得到良好的芯吸效应，其中一种方法是修饰纱线的横截面。
JP 2005265883公开了生产用于牙刷毛的多叶片长丝横截面。毛细管几何形状被修饰来得到所述叶片。
JP 2005105434公开了以聚酯作为芯，共聚聚酯作为叶片制备多叶片纤维。
JP 2004285493公开了以弹性纤维作为芯，具有多叶片横截面的聚酰胺纤维作为壳的应用。随后通过溶解步骤，其中作为用热浓碱处理的结果PET被洗去。
JP 2004124306公开了用聚对苯二甲酸丁二酯和聚对苯二甲酸三亚甲基酯的嵌段共聚物制备多叶片纤维。
JP 2002129433公开了通过四叶横截面几何形状的毛细管挤出的并行双组分长丝，其中这两种聚合物为不同分子量的聚对苯二甲酸三亚甲基酯。得到的纤维具有膨松性和湿处理性能。
JP 2002058538公开了多叶片横截面聚对苯二甲酸丁二酯单丝纱。同样，也进行了毛细管的修饰。
US 6815383公开了双组分多叶片纤维，其中使用了具有不同熔点的两种不同的聚合物。主要应用是热结合。
JP 2000154461公开了用在热碱溶液中具有不同溶解度的两种聚合物来得到特制的纤维。该多叶片纤维在热碱中变细。还说明了使用无机颗粒的优点。
JP 11279897公开了“牙”形横截面纤维的制备，其中说明了聚对苯二甲酸乙二酯及其具有不同收缩率的共聚物在制备特制纤维中的应用。
JP 09067765公开了通过共混由具有不同溶解度的长丝组成的共混纤维生产的织物。
JP 08134732公开了形成多叶片横截面的，包括聚对苯二甲酸乙二酯和5-钠代磺基间苯二甲酸盐的可褶皱的复合纤维和重量减少的纤维。
JP 010140008公开了用聚对苯二甲酸乙二酯及其共聚物通过环形毛细管制备双组分纤维。PET被高浓度碱完全溶解，得到具有良好吸湿性的织物。
EP 399397公开了多叶片导电长丝的皮芯纺丝。在该发明中，导电性材料用作芯，并且横截面被设计为多叶片形。
JP 2005076142公开了用包括聚乳酸和脂肪族聚酯的通过毛细管得到多叶片纤维的长丝制成无纺布。
所有上述在先技术主要集中于修饰长丝的横截面，其中用修饰毛细管几何形状的手段来得到具有理想横截面的长丝。所述在先技术包括通过修饰喷丝头毛细管几何形状来制备多叶片纤维和长丝。尝试的沟槽数量为4(四叶)、6(六叶)或8(八叶)。为了用这种非圆形毛细管实现多叶片长丝横截面，需要对诸如熔融温度、冷却气温度和速度分布图等的纺丝工艺参数进行严格控制。除此之外，当所述多叶片长丝被加埝时，倾向于失去其完美的叶片结构，从而不能完全实现其技术目的。并且，需要保留用于所有毛细管类型的足够的喷丝头的存量以制备不同的纤维横截面。
在先技术还包括使用具有不同溶解度并在高浓度热碱处理中完全溶解一种组分的两种聚合物。在先技术还公开了通过非圆形毛细管横截面在并行的双组分几何形状中生产双组分纤维。得到的纤维具有良好的芯吸效应以及膨松度。
在本申请文件中对于在先技术的任何讨论不应理解为承认这样的在先技术被广泛知晓或构成本领域公知技术的一部分。
发明目的
本发明的一个目的是提供一种用双组分纺丝系统通过圆形毛细管生产多叶片纤维或长丝的方法。
本发明的另一个目的是提供一种用双组分纺丝系统通过圆形毛细管生产多叶片纤维或长丝的方法，其中所述方法简单、容易并且便于实施。
本发明的另一个目的是提供用上述方法生产的多叶片纤维或长丝。
本发明的另一个目的是提供用上述方法生产的多叶片纤维或长丝，其中所述纤维或长丝具有良好的芯吸效应。
本发明的另一个目的是提供用上述方法生产的多叶片纤维或长丝，其中所述纤维或长丝具有均匀染色的性能。
本发明的另一个目的是提供一种生产织物的方法，所述织物包括均匀分布在基体中的并具有良好的芯吸效应和均匀染色性能的纤维或长丝。
本发明的另一个目的是提供一种织物，该织物包括通过上述方法生产的具有良好的芯吸效应和均匀染色性能的均匀分布的纤维或长丝。
具体实施方式
本发明提供了一种制备多叶片纤维或长丝的方法，包括：
(A)用双组分纺丝系统通过圆形毛细管对至少两种聚合物进行纺丝得到纤维或长丝；和
(B)用热碱处理上述纤维或长丝得到多叶片纤维或长丝。
本发明还提供了一种制备包括多叶片纤维或长丝的织物的方法，该方法包括：
(A)用双组分纺丝系统通过圆形毛细管对至少两种聚合物进行纺丝得到纤维或长丝；
(B)通过针织、机织或簇绒法将从步骤(A)得到的纤维或长丝制成织物；和
(C)用热碱处理所述织物得到包括均匀分布在基质中的多叶片纤维或长丝的织物。
以下列方式选择所述两种聚合物：该两种聚合物间的粘合度非常高，以在下游工艺过程中或使用中各部分不会分离，而它们对于化学处理的反应程度不同。所述双组分纤维或长丝的两种聚合物组分具有不同的水解率。所述聚合物中的至少一种适于被化学改性以在水解率和水解度方面具有足够差异。另一种聚合物是在热碱溶液中具有较高水解率的那一种。这两种聚合物优选为同样的种类或类型，但它们对于各种湿加工条件的反应不同。
根据本发明的一个方面，所述两种聚合物选自具有相同的基本化学性质的同一类中，但是至少一种组分被适当改性以改变其对热化学处理的响应，如得到不同的水解率。所述响应特性可以是重量的损失、表面蚀刻等。所述响应的方向取决于所述方法中进行改性的类型、所用添加剂的性质以及取决于添加剂浓度、聚合物化学性质、反应性水平等的程度或激烈性。
所述双组分纤维或长丝的至少一种聚合物组分优选为选自聚酯或聚酯类共聚物或聚酰胺。更优选地，所述聚合物为聚对苯二甲酸乙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯或聚对苯二甲酸四亚甲基酯或它们的共聚物或聚酰胺。所述双组分纤维或长丝的另一种聚合物组分选自聚酯或聚酰胺或它们的共聚物或它们的共混物。优选所述双组分纤维或长丝的聚合物组分中的至少一种通过加入5-磺基间二苯甲酸的钠盐、二氧化硅、聚乙二醇或聚丙二醇或其组合来改性以获得亲水性，或通过在热碱中可较快溶解/水解的任何其他聚合物来改性。
优选地，所述双组分纤维或长丝的至少一种聚合物组分通过加入1～10％的5-间苯二甲酸钠或二氧化硅作为添加剂来改性。二氧化硅的颗粒大小为纳米级到微米级。所述双组分纤维或长丝的两种聚合物组分优选以25:75～75:25的比例使用。所述双组分纤维或长丝的两种聚合物组分优选以50:50的重量比使用。优选所述双组分纤维或长丝的这两种聚合物组分的特性粘度为0.40～1.00。
优选所述双组分纤维或长丝的两种聚合物组分布置于具有8～128个扇区，优选16～32个扇区的双组分分区的饼形几何形状中。优选所述双组分纤维或长丝具有实心圆或空心圆的横截面或二者的组合。优选在60～130℃的温度下用0.5～10％的碱溶液处理所述双组分纤维或长丝得到多叶片双组分纤维或长丝。优选在60～130℃的温度下用0.5～10％的碱溶液处理所述包括所述双组分纤维或长丝的织物，得到均匀分布在织物基质中的多叶片双组分纤维或长丝。
优选所述多叶片双组分纤维或长丝在洗涤前具有2.4～3.0cm的芯吸效应，洗涤之后具有0.4～0.8cm的芯吸效应。优选包括均匀分布在基质中的多叶片双组分纤维或长丝的织物在洗涤前具有2.4～3.0cm的芯吸效应，洗涤之后具有0.4～0.8cm的芯吸效应。
多叶片纤维或长丝的制备方法为一步法【全拉伸丝(FDY)】或两步法【部分取向丝和进一步拉伸变形(POY+拉伸变形)，或部分取向丝和进一步拉伸加捻(POY+拉伸加捻)】，或部分取向丝和进一步空气变形(POY+空气变形)。
这样制备的长丝不经过或经过加捻和热定型之后被制成任何诸如针织、机织等的织物形式。
这两种聚合物分别在单独的挤出机中于高于各个聚合物熔点20～45℃的温度下挤出。所述聚合物通过料管从挤出机到纺丝箱体，并进入纺丝组件得到分区的饼形双组分几何结构。在这个几何结构中两种相邻的组分属于不同类型。
所述纱线可以经过或不经过常规捻丝工艺来加工，其中所述长丝被加捻至0～2400捻/米的任何程度，从而得到所需的织物品质。一旦用针织(经编或圆筒形针织)或者机织法制得织物，则对该织物进行使长丝横截面发生改变的热化学处理。
优选用0.5～10％的碱溶液在60～130℃处理双组分纤维或长丝或包括双组分纤维或长丝的织物10～60分钟。由于聚合物的水解程度的差异，在交替的分区中形成叶片，从而形成了齿轮状横截面。
沿着纱线的长度方向得到两个相邻分区的不同的蚀刻或横截面的改变，从而导致了该纱线完全不同的横截面。所述热化学处理导致所述长丝分区的饼形横截面的两种聚合物组分的不同的表面蚀刻。
发现通过热溶剂处理得到的多叶片长丝的叶片形的深度是该聚合物中共聚单体添加剂浓度、热化学试剂浓度、时间和温度的函数。
还观察到，在一定的处理时间之内都没有热化学处理效果出现，但是在所述阈值之后，叶片开始成形。在优化的化学浓度、时间和温度下，通过叶片的形成使重量充分减少。很明显，过度的或苛刻的化学处理会破坏该目的。
用于碱处理的条件取决于聚合物的类型、它们优选的对于所述碱的反应、改性的程度、聚合物共混物的类型等。
根据本发明，可调节热处理条件以得到所需的总旦尼尔、单丝的旦尼尔、为得到所需湿处理性能需要的芯吸效应的程度等。
本领域任何技术人员能够修改或改变所述热处理条件并得到不同的或所需的旦尼尔、单丝旦尼尔、芯吸效应程度或湿处理性能。
根据本发明，提供了用上述方法制备的相对于标准聚酯具有改进的芯吸效应的多叶片纤维或长丝。
根据本发明，提供了用上述方法制备的包括相对于标准聚酯具有改进的芯吸效应的多叶片纤维或长丝的织物。
在热碱溶液中处理所述双组分纤维或长丝或包括该双组分纤维或长丝的织物，得到特征性的沟槽或叶片。所述化学处理后产生的沟槽或叶片的数量取决于饼形结构中分区的数量。根据本发明产生的沟槽或叶片的数量可以是4、8、16、32或64。在一个具体实验中，在处理之后得到8个叶片。这些叶片的每一个的组合结构不同。叶片数量的选择取决于所要获得的芯吸效应、长丝旦尼尔和单丝旦尼尔、长丝加工过程等。
用分散染料使所述双组分纱线染色，两种组分都得到均匀染色。
这两种聚合物的光泽为半消光。但其可为超亮、有光、半消光或消光的任意组合。不加入二氧化钛可得到超亮的光泽，二氧化钛加至0.05％可得到有光的光泽，加入约0.27～0.33％的二氧化钛或硫酸钡可得到半消光的光泽，加入约2.2％的二氧化钛或硫酸钡或其组合可得到消光的光泽。所述选择取决于特定的目的产物。
叶片在长丝中形成，当它们进入织物时从而完全并充分实现。
所以本发明的方法在双组分纺丝系统中通过实心或中空圆形几何形状的喷丝头制备多叶片纤维或长丝，将获得优异的湿处理性能。所述碱处理不涉及任何临界条件。因为不需要昂贵的喷丝头，水解条件温和，水解可以在聚酯织物处理设备通常提供的现有装置上进行，并且所述共聚物也不贵，所以该方法非常简单、容易并便于进行。用本发明的方法制备的织物包括具有优异的芯吸效应和均匀染色能力的均匀分布于基质中的纤维或长丝。用这种多叶片纤维和长丝制成的过滤织物具有更高的固定灰尘的能力。
虽然本发明参考具体实施例来说明，但是本领域技术人员应理解本发明也可以以多种其他形式实现。
实施例1
在双组分纺丝系统上用两种聚合物：聚对苯二甲酸乙二酯和用3.7wt％的间苯二甲酸的钠盐改性的聚对苯二甲酸乙二酯制备全拉伸丝。制备出最终旦尼尔为75/36的假捻变形膨体纱。聚酯和共聚聚酯的聚合物比例为50:50。扇区总数为16，其中每种聚合物的8个扇区间隔布置。在单端针织机上将所述长丝织成织物。所述织物用2％的碱溶液在沸点温度分别处理10分钟、20分钟和30分钟。因此产生的叶片结构用光学显微镜和电子显微镜确认。图1、2和3说明了光学显微镜下观察的用热碱处理，也就是说用2％的碱溶液在沸点分别处理10、20和30分钟产生的叶片结构。那么，原来横截面为圆形的丝在碱处理后变为多叶片丝。然后对碱处理过的织物在洗涤前后进行芯吸效应检测。洗涤之前的织物的芯吸效应在2.4cm～3.0cm的范围内，洗涤之后在0.4cm～0.8cm的范围内。

Claims (19)

1、一种生产多叶片双组分纤维或长丝的方法，该方法包括：
(A)用双组分纺丝系统通过圆形毛细管对至少两种聚合物组分纺丝以得到纤维或长丝；和
(B)用热碱处理纤维或长丝以得到多叶片双组分纤维或长丝。
2、一种生产包括多叶片双组分纤维或长丝的织物的方法，该方法包括：
(A)用双组分纺丝系统通过圆形毛细管对至少两种聚合物组分纺丝以得到纤维或长丝；
(B)通过针织、机织或簇绒法等将从步骤(A)得到的双组分纤维或长丝制成织物；和
(C)用热碱处理所述织物得到包括均匀分布在基质中的多叶片双组分纤维或长丝的织物。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其中所述双组分纤维或长丝的两种聚合物组分具有不同的水解率。
4、根据权利要求1或2所述的方法，其中所述双组分纤维或长丝的至少一种聚合物组分选自聚酯或聚酯类共聚物或聚酰胺，并且所述双组分纤维或长丝的另一种聚合物组分选自聚酯或聚酰胺或它们的共聚物或它们的共混物。
5、根据权利要求1或2所述的方法，其中所述双组分纤维或长丝的至少一种聚合物组分通过加入1～10％范围内的5-间苯二甲酸钠、二氧化硅、聚乙二醇或聚丙二醇或其组合，或它们的组合来改性。
6、根据权利要求1或2所述的方法，其中所述双组分纤维或长丝的两种聚合物组分的用量比为25:75～75:25。
7、根据权利要求1或2所述的方法，其中所述双组分纤维或长丝的两种聚合物组分以8～128个扇区，优选16～32个扇区布置于双组分分区的饼形几何形状中。
8、根据权利要求1或2所述的方法，其中所述双组分纤维或长丝具有实心圆横截面或空心圆横截面或其组合。
9、根据权利要求1所述的方法，其中在60～130℃的温度下用0.5～10％的碱溶液处理所述双组分纤维或长丝以得到多叶片双组分纤维或长丝。
10、根据权利要求2所述的方法，其中在60～130℃的温度下用0.5～10％的碱溶液处理所述包括双组分纤维或长丝的织物以得到在织物基质中均匀分布的多叶片双组分纤维或长丝。
11、根据权利要求1所述的方法，其中相对于标准聚酯，所述多叶片双组分纤维或长丝具有改进的芯吸效应。
12、根据权利要求2所述的方法，其中相对于标准聚酯，包括均匀分布在基质中的多叶片双组分纤维或长丝的织物具有改进的芯吸效应。
13、一种根据权利要求1和3～9中任意一项所述的方法制备的相对于标准聚酯具有改进的芯吸效应的多叶片双组分纤维或长丝。
14、根据权利要求13所述的多叶片双组分纤维或长丝，其中所述双组分纤维或长丝的至少一种聚合物组分选自聚酯或聚酰胺，所述双组分纤维或长丝的另一种聚合物组分选自聚酯或聚酰胺或它们的共聚物或它们的共混物。
15、根据权利要求13所述的多叶片双组分纤维或长丝，其中所述双组分纤维或长丝的至少一种聚合物组分通过加入范围在1～10％的二氧化硅、聚乙二醇、聚丙二醇或其组合来改性。
16、根据权利要求13所述的多叶片双组分纤维或长丝，其中所述双组分纤维或长丝的两种聚合物组分的用量比为25:75～75:25。
17、根据权利要求13所述的多叶片双组分纤维或长丝，其中双组分纤维或长丝的两种聚合物组分以8～128个扇区，优选16～32个扇区布置于双组分分区的饼形几何形状中。
18、根据权利要求13所述的多叶片双组分纤维或长丝，其中所述双组分纤维或长丝具有实心圆横截面或空心圆横截面或其组合。
19、一种根据权利要求2、3～8和10中任意一项所述的方法生产的织物，所述织物包括均匀分布于基质中的多叶片双组分纤维或长丝并具有相对于标准聚酯改进的芯吸效应如权利要求11～16所述。
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