CN101748512A - 一种聚酯复合纤维及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚酯复合纤维及其生产方法，该复合纤维采用皮芯复合结构，皮芯的质量百分比为50：50～90：10，芯层聚合物为：碱易溶性共聚酯；该复合纤维的横截面上，芯成分露出部分的弧形长度为复合纤维外圆周长的5～20％，皮成分的壁厚为5～20微米。生产方法包括原丝制备、制备加工变形丝或制备延伸丝等步骤。本发明纤维经后加工后制成织物，在氢氧化钠碱溶液中进行减量处理，处理后的纤维能保持95％以上的强度，并且能保存完整的C型断面形态，使得织物具有良好的轻量感、保温性及吸湿排汗功能。
Description
技术领域：
本发明涉及一种聚酯复合纤维及其制造方法。
背景技术：
随着科学技术的高速发展和人们生活水平的不断提高，人们对服装实用功能的要求已不仅仅是蔽体御寒，而是多方面的：从舒适到保健，从安全到卫生，从便于保存和处理到能适合不同的气候和环境，从适合现代人生活节奏到适应现代人的生活方式。特别是近几年来，气候变化无常，气温的日差较大，人们往往因更换服装不及时，而导致诸多疾病的频繁发作，这就对服装的保温和调温功能及穿着舒适度等都提出了更高的要求。
人体与外界是以热传导、热对流和热辐射等三种形式通过服装向外界传递热量，因此，一般采用能减少热传导、热对流的材料来保温，例如：天然的棉、羊毛、羽绒和它们的仿生材料。但是，棉纤维类纤维主要由碳、氢、氧3种元素组成，其化学结构式中，具有足够的氢基团，它可与水形成氢键结合，因此棉纤维具有优良的吸水性，其吸水率为8.5，但棉纤维在排汗方面却不能提供服饰良好的排水效果，这使得在人体运动后面料吸附的汗水不能及时排出，穿着会产生不舒适感。
另一方面，由于冬季服装大多采用较厚的面料，穿着时有较为强烈的沉重感，不便于人体的活动。近年来，轻量化一直是纺织品研发的方向之一，以复合纺丝开发多孔中空纤维，中空率高达40％以上，且纤维不变形。轻量织物的强劲需求还促进了多孔中空纤维朝高中空率的轻量织物方向发展。使用水溶聚合物以海岛型复合纺丝方式，将水可溶聚合物置于岛中，然后加工时溶除岛成分，形成蜂巢结构的多孔中空纤维，可达轻量和增加韧性的效果，但这种多孔中空纤维的制造成本较高。
专利CN200510016027公开了一种皮芯结构的复合纤维，皮层和芯层之间有贯通，芯层的聚合物中含有驱蚊剂，可以通过贯通处释放达到驱蚊效果。但是芯层的聚合物不是碱可溶聚合物，不可制成中空纤维达到轻量保暖效果。
发明内容
本发明的目在于提供一种具有优良的轻量感，较高的保温性，良好的吸水和吸汗排汗功能的聚酯复合纤维及其生产方法。
本发明的技术解决方案是：
一种具有皮芯型结构新型聚酯复合纤维，其皮芯的质量百分比为50∶50～90∶10，优选60∶40～80∶20，皮层聚合物为：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、阳离子染料可染聚酯或聚酰胺中的任意一种；芯层聚合物为：碱易溶性共聚酯。
本发明的新型复合纤维的横截面上，芯成分露出部分的弧形长度为复合纤维外圆周长的5～20％，优选8～15％。
本发明的新型聚酯复合纤维的芯层聚合物为，聚对苯二甲酸、乙二醇和间苯二甲酸乙二醇酯-5磺酸盐的共聚酯，该共聚酯在碱溶液中能够被减量消除。
所述的间苯二甲酸乙二醇酯-5磺酸盐可以为间苯二甲酸乙二醇酯-5磺酸钠、间苯二甲酸乙二醇酯-5磺酸钾中的任意一种。
本发明的新型聚酯复合纤维的断面呈C型结构，其结构中芯成分与皮成分的露出点有且仅有1个，碱减量时碱溶液从此处对芯成分的碱溶性共聚酯进行减量处理，减量后的纤维断面呈现中空形的C型断面。
经碱溶液减量处理后的纤维，其物理特性发生变化，但是，断裂强度能有90％以上的良好保持率，优选95％以上的强度保持率。
本发明的新型聚酯复合纤维，为了避免在后加工过程中，皮成分聚合物发生破裂，原丝制作时皮成分的壁厚需要选择在2～10微米，优选5～10微米。
本发明的复合纤维，可以采用任何公知的熔融纺丝方法，最终成品纤维可以采用在线一步法纺丝拉伸成型，也可以采用两步法，即先纺丝，再加工制得。
一步法的纺丝方法如下所述：
分别将皮、芯各成分聚合物切片在干燥机内干燥至水分100ppm以下，并分别投入A、B料仓，皮成分切片经A料仓进入A螺杆在250～300℃温度下熔融，由A计量泵控制其吐出量，芯成分切片经B料仓进入B螺杆在250～290℃温度下熔融，由B计量泵控制其吐出量，皮芯成分按50∶50～90∶10吐出量比通过由纺丝箱体控制温度在250～300℃条件下的复合纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速15～40m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.5～1.5％。
给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一热辊1HR(温度为80～120℃)，并在第一热辊上缠绕6～7圈后，再经第二热辊2HR，也在上面缠绕6～7圈(温度为100～160℃)，第一热辊与第二热辊间的拉伸倍率为1.20～3.00，经拉伸后的纤维在第二热辊下由主交络器对其进行交络，再由2个罗拉(3GR、4GR)将纤维引入卷取机卷取成成品丝饼(FDY)，卷取机的卷取速度为3500～5000m/min，优选3800～4500m/min。
两步法的纺丝方法如下所述：
分别将皮、芯各成分聚合物切片在干燥机内干燥至水分100ppm以下，并分别投入A、B料仓，皮成分切片经A料仓进入A螺杆在250～300℃温度下熔融，由A计量泵控制其吐出量，芯成分切片经B料仓进入B螺杆在250～290℃温度下熔融，由B计量泵控制其吐出量，皮芯成分按50∶50～90∶10吐出量比通过由纺丝箱体控制温度在250～300℃条件下的复合纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速15～40m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.5～1.5％。
给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一罗拉(1GR)，穿过主交络器，再经绕第二罗拉(2GR)后进入卷取机卷取制得预取向纤维(POY)，卷取机的卷取速度为1200～3500m/min。
所得POY可以通过下述两种方法，分别制成假捻加工变形丝和延伸丝。
1、将制得的POY进行假捻加工制成假捻变形纱(DTY)：将上述步骤得的预取向丝在假捻机上加工，加工速度为300～700m/min、第一热箱温度为130～220℃、第二热箱温度为110～200℃、延伸倍率为1.20～3.00的条件下进行假捻加工，制得加工变形丝。
2、将制得的POY进行延伸加工制成延伸丝(DT)：将上述步骤得的预取向丝在延伸机上加工，加工速度为300～700m/min、第一热辊温度为130～220℃、第二热辊温度为110～200℃、延伸倍率为1.20～3.00的条件下进行延伸加工，制得延伸丝。
为了验证本发明的有效效果，将制得的上述纤维(FDY、DTY、DT)进行筒编加工，制成筒编物。将筒编物放入浓度为3％，温度为95℃，浴比为1∶200的氢氧化钠碱溶液中，处理10～50min，将纤维的芯成分全部减量消除，使纤维呈现中空式的C型纤维。
本发明纤维经后加工后制成织物，在氢氧化钠碱溶液中进行减量处理，处理后的纤维能保持95％以上的强度，并且能保存完整的C型断面形态，使得织物具有良好的轻量感、保温性及吸湿排汗功能。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1、图2是本发明复合纤维的剖面照片。
具体实施方式：
实施例1
将皮成分聚合物聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片、芯成分聚合物碱易溶性共聚酯(COPET)切片分别干燥至100ppm以下，PET切片经A料仓进入A螺杆在290℃温度下熔融，由A计量泵控制其吐出量，COPET切片经B料仓进入B螺杆在270℃温度下熔融，由B计量泵控制其吐出量，皮芯成分按50∶50吐出量比通过由纺丝箱体控制温度在290℃条件下的复合纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速25m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.7％。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一罗拉(1GR)，速度为2800m/min，穿过主交络器，再经绕速度为2780m/min的第二罗拉(2GR)后进入卷取机卷取制得预取向纤维(POY)，卷取机的卷取速度为2790m/min。
制得的POY纤维中，芯成分露出部分的弧形长度为复合纤维外圆周长的13.4％，并且皮成分壁厚为2.7微米，该纤维在延伸机上加工，加工速度为500m/min、第一热箱温度为160℃、第二热箱温度为140℃、延伸倍率为1.85的条件下进行假捻加工，制得C型断面加工变形丝。该变形纱织成织物后经氢氧化钠溶液减量后，纤维能保持完整地中空式C型断面形状，减量后的纤维强度与减量前的强度相比，保持率为97.6％，减量后的织物具有良好的轻量感、保温性及吸湿排汗功能。
实施例2
将皮成分聚合物聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片、芯成分聚合物碱易溶性共聚酯(COPET)切片分别干燥至100ppm以下，PET切片经A料仓进入A螺杆在290℃温度下熔融，由A计量泵控制其吐出量，COPET切片经B料仓进入B螺杆在270℃温度下熔融，由B计量泵控制其吐出量，皮芯成分按70∶30吐出量比通过由纺丝箱体控制温度在290℃条件下的复合纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速25m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.7％。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一罗拉(1GR)，速度为2800m/min，穿过主交络器，再经绕速度为2780m/min的第二罗拉(2GR)后进入卷取机卷取制得预取向纤维(POY)，卷取机的卷取速度为2790m/min。
制得的POY纤维中，芯成分露出部分的弧形长度为复合纤维外圆周长的9.5％，并且皮成分壁厚为4.4微米，该纤维在延伸机上加工，加工速度为500m/min、第一热箱温度为160℃、第二热箱温度为140℃、延伸倍率为1.85的条件下进行假捻加工，制得C型断面加工变形丝。该变形纱织成织物后经氢氧化钠溶液减量后，纤维能保持完整地中空式C型断面形状，减量后的纤维强度与减量前的强度相比，保持率为94.7％，减量后的织物具有良好的轻量感、保温性及吸湿排汗功能。
实施例3
将皮成分聚合物聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片、芯成分聚合物碱易溶性共聚酯(COPET)切片分别干燥至100ppm以下，PET切片经A料仓进入A螺杆在290℃温度下熔融，由A计量泵控制其吐出量，COPET切片经B料仓进入B螺杆在270℃温度下熔融，由B计量泵控制其吐出量，皮芯成分按90∶10吐出量比通过由纺丝箱体控制温度在290℃条件下的复合纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速25m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.7％。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一罗拉(1GR)，速度为2800m/min，穿过主交络器，再经绕速度为2780m/min的第二罗拉(2GR)后进入卷取机卷取制得预取向纤维(POY)，卷取机的卷取速度为2790m/min。
制得的POY纤维中，芯成分露出部分的弧形长度为复合纤维外圆周长的7.6％，并且皮成分壁厚为6.6微米，该纤维在延伸机上加工，加工速度为500m/min、第一热箱温度为160℃、第二热箱温度为140℃、延伸倍率为1.85的条件下进行假捻加工，制得C型断面加工变形丝。该变形纱织成织物后经氢氧化钠溶液减量后，纤维能保持完整地中空式C型断面形状，减量后的纤维强度与减量前的强度相比，保持率为90.3％，减量后的织物具有良好的轻量感、保温性及吸湿排汗功能。
实施例4
将皮成分聚合物聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片、芯成分聚合物碱易溶性共聚酯(COPET)切片分别干燥至100ppm以下，PET切片经A料仓进入A螺杆在290℃温度下熔融，由A计量泵控制其吐出量，COPET切片经B料仓进入B螺杆在270℃温度下熔融，由B计量泵控制其吐出量，皮芯成分按70∶30吐出量比通过由纺丝箱体控制温度在290℃条件下的复合纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速25m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.7％。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一罗拉(1GR)，速度为2800m/min，穿过主交络器，再经绕速度为2780m/min的第二罗拉(2GR)后进入卷取机卷取制得预取向纤维(POY)，卷取机的卷取速度为2790m/min。
制得的POY纤维中，芯成分露出部分的弧形长度为复合纤维外圆周长的9.5％，并且皮成分壁厚为4.4微米，该纤维在延伸机上加工，加工速度为600m/min、第一热辊温度为90℃、第二热辊温度为130℃、延伸倍率为1.90的条件下进行延伸加工，制得C型断面延伸丝。该延伸丝织成的织物经氢氧化钠溶液减量后，纤维能保持完整地中空式C型断面形状，减量后的纤维强度与减量前的强度相比，保持率为93.8％，减量后的织物具有良好的轻量感、保温性及吸湿排汗功能。
实施例5
将皮成分聚合物聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)切片、芯成分聚合物碱易溶性共聚酯(COPET)切片分别干燥至100ppm以下，PET切片经A料仓进入A螺杆在290℃温度下熔融，由A计量泵控制其吐出量，COPET切片经B料仓进入B螺杆在270℃温度下熔融，由B计量泵控制其吐出量，皮芯成分按70∶30吐出量比通过由纺丝箱体控制温度在290℃条件下的复合纺丝组件，纺出初生纤维，在侧吹风风速25m/min条件下冷却固化成型，再经给油嘴将纤维均匀上油使纤维集束并减少摩擦，给油率为0.7％。给油集束完了的纤维穿过纺丝甬道，经预交络器交络，进入第一热辊1HR(温度为90℃、速度为2000m/min)，并在第一热辊上缠绕6.5圈后，再经第二热辊2HR，也在上面缠绕6.5圈(温度为130℃、速度为4000m/min)，经拉伸后的纤维在第二热辊下由主交络器对其进行交络，再由2个罗拉(3GR速度为3980m/min、4GR速度为3990m/min)将纤维引入卷取机卷取成成品丝饼(FDY)，卷取机的卷取速度为3970m/min。
该FDY丝织成的织物经氢氧化钠溶液减量后，纤维能保持完整地中空式C型断面形状，减量后的纤维强度与减量前的强度相比，保持率为94.2％，减量后的织物具有良好的轻量感、保温性及吸湿排汗功能。
Claims (8)
1.一种聚酯复合纤维，其特征在于：该复合纤维具有皮芯结构，皮芯的质量百分比为50∶50～90∶10，皮层聚合物为：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、阳离子染料可染聚酯或聚酰胺中的任意一种；芯层聚合物为：碱易溶性共聚酯；该复合纤维的横截面上，芯成分露出部分的弧形长度为复合纤维外圆周长的5～20％，皮成分的聚合物壁厚为2～10微米。
2.根据权利要求1所述的一种聚酯复合纤维，其特征在于：所述芯层聚合物为聚对苯二甲酸、乙二醇和间苯二甲酸乙二醇酯-5磺酸金属盐的共聚酯。
3.根据权利要求1或2所述的一种聚酯复合纤维，其特征在于：该复合纤维的横截呈C型结构，芯层聚合物与皮层聚合物只有1个露出点。
4.一种聚酯复合纤维的生产方法，其特征是：将皮层聚酯切片和芯层聚酯切片都干燥至水分100ppm以下，分别送入A和B螺杆熔融，通过计量泵，经C型复合喷丝板挤出成型，在纺丝温度为250～320℃，速度为1200～5000m/min的条件下卷取成丝。
5.根据权利要求4所述的聚酯复合纤维的生产方法，其特征是：在纺丝速度为1200～3500m/min的条件下卷取成预取向丝。
6.根据权利要求4所述的聚酯复合纤维的生产方法，其特征是：在纺丝速度为3500～5000m/min的条件下卷取成全取向丝。
7.根据权利要求5所述的聚酯复合纤维的生产方法，其特征是：制得的预取向丝在假捻机上进行假捻加工，加工速度为300～700m/min、加工温度为110～200℃、延伸倍率为1.20～3.00，制得加工变形丝。
8.根据权利要求5所述的聚酯复合纤维的生产方法，其特征是：制得的预取向丝在延伸机上进行拉伸加工，加工速度为300～700m/min、加工温度为110～200℃、延伸倍率为1.20～3.00，制得牵伸丝。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100623 |