CN101492841A - 中空微孔异型聚酯纤维及其制备方法 - Google Patents

中空微孔异型聚酯纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种中空微孔异型聚酯纤维及其制备方法，由常规聚酯切片与含磺酸钠基团的共聚酯组分共混后采用异型喷丝板纺丝，纤维再经碱减量后处理工艺加工而成，其中含磺酸钠基团的共聚酯组分的加入量为常规聚酯切片与含磺酸钠基团的共聚酯组分总加入量的50％以内。本发明实现了对水分的快速传输，从而赋予织物好的服用舒适性能。

Description

中空微孔异型聚酯纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种中空微孔异型聚酯纤维及其制备方法。
背景技术
服装穿着的舒适性与纤维的吸湿性、微孔结构和织物结构有关。聚酯纤维由于大分子上缺少亲水基因，吸湿性差，仅为0.4％，穿着时会产生明显的湿闷感，并且这种不适性在运动等出汗较多的情况下尤为显著。基于上述原因，提高聚酯纤维的吸湿性，改善聚酯织物的服用舒适性受到越来越多的关注。
对于聚酯纤维而言，如果纤维上具有能够产生毛细效应的微孔结构，同时，这些微孔结构表面具有吸湿性能，那么用该纤维加工而成的织物就能满足导湿所需的结构。目前对于聚酯纤维舒适改性的研究较多，主要集中于以下三个方面：
(1)化学改性，包括共混纺丝、辐射处理或对纤维或织物进行涂层整理等；
(2)物理改性，包括纺制中空、多孔等异型纤维、纤维碱处理以及纤维超细化等措施；
(3)织造技术途径，如纤维变形加工、不同种类纤度的纤维混合以及新型加工原理等手段。
上述种种方式或多或少都起到一定的效果，但离实际人们的所期望的仿真效果尚有较大差距，这点也在一定程度上影响了聚酯纤维更大的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种中空微孔异型聚酯纤维及其制备方法。本发明实现了对水分的快速传输，从而赋予织物好的服用舒适性能。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种中空微孔异型聚酯纤维，由常规聚酯切片与含磺酸钠基团的共聚酯组分共混后采用异型喷丝板纺丝，纤维再经碱减量后处理工艺加工而成，其中含磺酸钠基团的共聚酯组分的加入量(按重量计算)为常规聚酯切片与含磺酸钠基团的共聚酯组分总加入量的50％以内。
一种中空微孔异型聚酯纤维的制备方法，包括如下步骤将上述的组分按一定比例共混后采用异型喷丝板纺丝，纤维再经碱减量后处理工艺加工而成。
常规聚酯切片是指由精对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)按照常规工艺技术聚合而成的纤维级聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明中所用的含磺酸钠基团的组分为含有间苯二甲酸5-磺酸钠成分或其酯类作为第三单体共聚而成的共聚酯，其中共聚酯中第三单体的含量为5-100mol％。
所述的共混和纺丝是指将上述的常规聚酯切片与离子型共聚酯切片在真空条件下单独干燥后混合；其中常规聚酯切片干燥条件为110℃-160℃，真空度为1.013*105Pa，干燥时间为8-12h。共聚酯切片干燥条件为95℃-110℃，真空度为1.013*105Pa，干燥时间为8-10h。干燥后常规聚酯切片与共聚酯切片按上述比例混合均匀后在280℃-320℃温度范围内采用异型喷丝板纺丝，热盘温度为65℃-95℃，热板温度为140℃-190℃，拉伸倍数为3.0-4.5，卷绕速度为800-1000m/min。
所述的异型喷丝板孔型采用园中空型、三叶型、三角中空型、十字型、四角中空型、四叶中空型以及五叶型中的一种。如图1-图7所示，喷丝板制作时微区结构如表1所示。
所述的纺丝后的纤维的碱减量后处理工艺是指该纤维在温度为80℃-100℃，加入相对于纤维重量10％-30％的氢氧化钠或氢氧化钾，在浴比为1∶20-50的溶液中处理30min-60min，纤维的碱减量率为10-40％，纤维上含有大小不等的微孔结构，部分微孔与纤维中空部分贯通，经测试纤维的保水率可达50％以上。将碱处理后的纤维在90-102℃的任意分散染料溶液中染色45-60min，可以获得较高的上染率。用本发明制备的纤维加工成的织物经合适的碱减量处理后可以实现对水分的快速传输，从而赋予织物好的服用舒适性能。
本发明的有益效果为：本发明综合考虑了目前聚酯纤维改性过程中所存在的一些不足，通过在聚酯纤维加工时添加相应的共混组分共混纺丝，采用异型喷丝板纺制中空异型纤维，同时对纤维进行合适的碱减量处理制备出中空、微孔异型聚酯纤维，可以实现对水分的快速传输，从而赋予织物好的服用舒适性能，而且具有分散染料常压沸染的效果。
附图说明
表1为喷丝板制作时微区结构表；
表2为实施例1中纺制的纤维异型度数据表；
表3为实施例2中纺丝用喷丝板制作时微区结构以及由此喷丝板纺制的纤维异型度、中空度数据表；
表4为实施例3中纤维的线密度、断裂强度以及断裂伸长率数据分别如表4所示。
图1-图7为本发明喷丝板孔型各实施例的形状。
其中：图1为园中空型、图2为三叶型、图3为三角中空型、图4为十字型、图5为四角中空型、图6为四叶中空型、图7为五叶型。
具体实施方式
实施例1
本实施例中将常规聚酯切片室温装料，在真空干燥箱中缓慢升温至75℃，同时抽真空达到真空度为1.013*105Pa，保温1h，升温至150℃，保温10h，在真空条件下缓慢冷却至室温。离子型共聚酯组分室温装料，在真空干燥箱中缓慢升温至65℃，同时抽真空达到真空度为1.013*105Pa，保温1h，升温至105℃，保温8h，在真空条件下缓慢冷却至室温。常规聚酯切片与离子型共聚酯按照重量比70∶30混合均匀，在φ25mm小型试验纺丝机上280℃-320℃温度范围内进行纺丝，热盘温度为65-85℃，热板温度为130-145℃，拉伸倍数为3.6-4.0，卷绕速度为800m/min，侧吹风较小。纺丝用喷丝板制作时微区结构以及由此纺制的纤维异型度数据如表2所示：
上述纤维的线密度为4.23-4.73dtex/f，断裂强度2.92-3.49CN/dtex，断裂伸长率25.3-39.6％，纤维在温度为98℃、含有15％氢氧化钠(相对于纤维重量)、浴比为1∶50的处理溶液中处理45-60min，纤维的碱减量率为5-20％，在显微镜下看到纤维表面具有大小不一的凹陷结构。
实施例2
本实施例中共混组分配比、干燥条件以及纺丝条件同实施例1。纺丝用喷丝板制作时微区结构以及由此喷丝板纺制的纤维异型度、中空度数据如表3所示：
上述纤维的线密度4.76-9.75dtex/f，断裂强度2.24-3.79CN/dtex，断裂伸长率20.2-38.3％，纤维在温度为98℃、含有15％氢氧化钠(相对于纤维重量)、浴比为1∶50的处理溶液中处理45-60min，纤维的碱减量率为6-26％，在显微镜下明显看到纤维表面形成大小不一的凹陷刻蚀结构，从电镜照片可以发现与纤维中空部分贯通的微孔形成。
实施例3
本实施例中将常规聚酯切片室温装料，在真空干燥箱中缓慢升温至75℃，同时抽真空达到真空度为1.013*105Pa，保温1h，升温至150℃，保温10h，在真空条件下缓慢冷却至室温。离子型共聚酯组分室温装料，在真空干燥箱中缓慢升温至65℃，同时抽真空达到真空度为1.013*105Pa，保温1h，升温至105℃，保温8h，在真空条件下缓慢冷却至室温。常规聚酯切片与离子型共聚酯各按照重量比60∶40，70∶30，80∶20，90∶10混合均匀，在φ25mm小型试验纺丝机上280℃-320℃温度范围内用四叶中空型喷丝板进行纺丝，热盘温度为65-85℃，热板温度为130-145℃，拉伸倍数为3.6-4.0，卷绕速度为800m/min，侧吹风较小。制得的纤维的线密度、断裂强度以及断裂伸长率数据分别如表4所示。
上述纤维在温度为98℃、含有10％氢氧化钠(相对于纤维重量)、浴比为1∶50的处理溶液中处理60min，纤维的碱减量率数见表，在显微镜下明显看到纤维表面形成长短不一的狭长凹陷刻蚀结构。将碱处理后的干燥纤维样品置于去离子水中浸泡4小时使之充分吸收水分，挤干后在离心机上以3000转/分的速率脱水10分钟，取出迅速称重，据此计算得纤维保水率见表。将碱处理后的纤维在98℃的分散染料溶液中染色60min，纤维上染率数据见表4所示。
可见，利用按此方式纺制的纤维加工成的织物经过适当的碱减量工艺处理后，织物将具备较好的对水分的传导、输送功能，从而使其具备较好的服用舒适性性能。
表1
Figure A20091009628300101
表2
形状 孔数   叶长W(mm)   叶宽H(mm)   当量直径(mm)   单孔面(mm2)   异型度(％)
  三叶   30   0.55   0.20   0.35   0.33   54.5
  十字   30   0.4   0.075   0.15   0.12   59.8
  五叶   24   0.35   0.10   0.189   0.175   51.2
表3
Figure A20091009628300111
表4
配比 线密度(dt/f) 断裂强度(CN/dt)   断裂伸长率(％)   碱减量率(％)   上染率(％)   纤维保水率(％)
  90/10   4.65   3.12   29.0   3.5   77.1   5.7
  80/20   4.73   2.92   29.6   5.4   77.5   28.7
  70/30   4.56   2.79   28.3   10.6   78.0   41.1
  60/40   4.61   2.54   28.0   15.2   78.2   53.3

Claims (5)

1、一种中空微孔异型聚酯纤维，其特征在于：由常规聚酯切片与含磺酸钠基团的共聚酯组分共混后采用异型喷丝板纺丝，纤维再经碱减量后处理工艺加工而成，其中含磺酸钠基团的共聚酯组分的加入量为常规聚酯切片与含磺酸钠基团的共聚酯组分总加入量的50％以内。
2、一种如权利要求1所述的中空微孔异型聚酯纤维的制备方法，其特征在于：包括将上述的组分按一定比例共混后采用异型喷丝板纺丝，纤维再经碱减量后处理工艺加工而成。
3、如权利要求2所述的中空微孔异型聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述的共混和纺丝是指将上述的常规聚酯切片与离子型共聚酯切片在真空条件下单独干燥后混合；其中常规聚酯切片干燥条件为110℃-160℃，真空度为1.013*105Pa，干燥时间为8-12h。共聚酯切片干燥条件为95℃-110℃，真空度为1.013*105Pa，干燥时间为8-10h。干燥后常规聚酯切片与共聚酯切片按上述比例混合均匀后在280℃-320℃温度范围内采用异型喷丝板纺丝，热盘温度为65℃-95℃，热板温度为140℃-190℃，拉伸倍数为3.0-4.5，卷绕速度为800-1000m/min。
4、如权利要求3所述的中空微孔异型聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述的异型喷丝板孔型采用园中空型、三叶型、三角中空型、十字型、四角中空型、四叶中空型以及五叶型中的一种。
5、如权利要求2所述的中空微孔异型聚酯纤维的制备方法，其特征在于：所述的纺丝后的纤维的碱减量后处理工艺是指该纤维在温度为80℃-100℃、含有相对于纤维重量10％-30％的氢氧化钠或氢氧化钾、浴比为1∶20-50的溶液中处理30min-60min，纤维的碱减量率为10-40％，纤维上含有大小不等的微孔结构，部分微孔与纤维中空部分贯通，经测试纤维的保水率可达50％以上。将碱处理后的纤维在90-102℃下，染色45-60min，可以获得较高的上染率。
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