CN102260929A

CN102260929A - 定岛型海岛短纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN102260929A
Application number: CN2010101940800A
Authority: CN
Inventors: 张飞跃; 蔡世镇; 闫忠山
Original assignee: Fibrechem Technologies Ltd
Current assignee: Fibrechem Technologies Ltd
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明提供一种定岛型海岛短纤维，所述定岛型海岛短纤维的岛组分为聚对苯二甲酸丁二酯，海组分为碱可溶性聚酯。本发明还提供一种制备上述海岛短纤维的方法，包括：将所述岛组分在第一螺杆挤出机内熔融；将所述海组分在第二螺杆挤出机内熔融；将所述第一螺杆挤出机的熔融体和所述第二螺杆挤出机的熔融体通过纺丝组件挤出成型得到初生海岛纤维；将所述初生海岛纤维依次进行冷却、上油、牵伸、卷曲、松弛定型后切断得到定岛型海岛短纤维。采用本发明提供的定岛型海岛短纤维制得PBT超细纤维织物质地柔软、弹性好，并且常压条件便可实现染色。

Description

定岛型海岛短纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及纤维纺丝领域，特别涉及一种定岛型海岛短纤维及其制备方法。

背景技术

复合纤维是指由两种聚合物、两种以上聚合物或具有不同性质的同一聚合物经复合纺丝法制成的化学纤维，在纤维的截面上含有两种或两种以上不相混合的组分。按照结构划分，常见的复合纤维有并列型、皮芯型、海岛型、裂片型等。

海岛型复合纤维是将两种聚合物熔融后混合，两种聚合物分别形成岛相和海相，从纤维的横截面看是岛相以微细而分散的状态被海包围，纤维在纺丝过程中经高倍拉伸和剪切形变，岛相成为细丝形状。将海岛纤维的海相溶解掉，便可制得束状的超细纤维，海岛纤维可用来做人造麂皮、过滤材料、无纺织布和各种机织品。

海岛纤维分为长丝和短纤维，长丝只能用于纺织面料，而短纤维既可在纺织面料，又可在合成皮革上应用。海岛短纤维分为定岛型海岛短纤和不定岛型海岛短纤两种，其中不定岛型的单根纤维中岛数是不可控制的，岛相在纵轴上是非连续的，通过溶剂处理后，形成粗细、长短不规则的超细纤维，而定岛型纤维其岛相与海相在纤维的轴向上是连续且均匀分布，单根纤维中岛数可控，经过溶剂处理后可得到粗细长短均匀的超细纤维，因而由定岛纤维制成的织物强度较高，力学性能稳定，应用范围较广。

现有的定岛型海岛短纤维多是以碱溶性聚酯作为海相，以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)作为岛相，此种纤维经溶剂处理后得到PET超细纤维。但是PET刚性较强，因此由此海岛短纤经开纤制得的织物面料较硬，且由于PET染色性较差，导致由这种海岛短纤经开纤制得的织物进行染色时需要的染色条件较为苛刻，要在高压高温的条件下才可实现染色。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于，提供一种定岛型海岛短纤维，该复合短纤维开纤后制得的织物具有柔软的质地，并且染色性较好，常压条件下便可实现染色。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种定岛型海岛短纤维，所述定岛型海岛短纤维的岛组分为聚对苯二甲酸丁二酯，海组分为碱可溶性聚酯。

优选的，所述岛组分与海组分按重量比为70％～85％∶15％～30％。

本发明还提供一种制备上述定岛型海岛短纤维的方法，包括：

将所述岛组分在第一螺杆挤出机内熔融；

将所述海组分在第二螺杆挤出机内熔融；

将所述第一螺杆挤出机的熔融体和所述第二螺杆挤出机的熔融体通过纺丝组件挤出成型得到初生海岛纤维；

将所述初生海岛纤维依次进行冷却、上油、牵伸、卷曲、松弛定型后切断得到定岛型海岛短纤维。

优选的，将所述岛组分在第一螺杆挤出机内熔融的温度为240℃～280℃。

优选的，将所述海组分在第二螺杆挤出机内熔融的温度为260℃～290℃。

优选的，所述冷却的温度为20℃～25℃。

优选的，所述上油后纤维的含油量为0.8wt％～1.5wt％。

优选的，对所述初生海岛纤维进行牵伸的总牵倍为2.5～5.5倍。

优选的，所述松弛定型的温度为70℃～120℃。

本发明提供一种定岛型海岛短纤维，它是以聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)作为岛组分，以碱可溶性聚酯作为海组分，将此纤维用溶剂处理后，可得到PBT超细短纤维，由于PBT大分子链段上的柔性链段较长，因此由PBT制得的超细纤维具有较高柔软性和弹性回复率，并且这种纤维的分子结构更为疏松，无定形性增大，更有利于染料进入纤维内部，因而可以在常压沸染条件下染色并且具有良好的染色性能。因此，采用本发明提供的定岛型海岛短纤维经开纤后制得PBT超细纤维织物质地柔软、弹性好，并且常压条件便可实现染色。

附图说明

图1为本发明实施例中喷丝孔截面示意图；

图2为本发明实施例1制备的定岛型海岛短纤维的扫描电镜图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种定岛型海岛纤维的制备方法，包括：

将岛组分在第一螺杆挤出机内熔融；

将海组分在第二螺杆挤出机内熔融；

将第一螺杆挤出机的熔融体和第二螺杆挤出机的熔融体通过纺丝组件挤成型得到初生海岛纤维；

将初生海岛纤维依次进行冷却、上油、牵伸、卷曲、松弛定型后切断得到定岛型海岛短纤维。

按照本发明，所述岛组分为PBT，PBT大分子链段上具有较长的柔性链段，因此由PBT制得的纤维具有较高柔软性和弹性回复率，并且具有良好的染色性能。所述海组分为碱可溶性聚酯，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯与二羧酸的共聚酯(CoPET)，所述二羧酸选自脂肪族化合物或芳香族酸，如草酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、间苯二甲酸、磺化间苯二酸等。岛组分与海组分的重量比优选为70％～85％∶15％～30％。

按照本发明，可以分别提供PBT切片和碱溶性聚酯切片，然后对所述PBT切片和碱溶性聚酯切片进行干燥处理后再分别送入螺杆挤出机进行熔融。所述PBT切片干燥温度为120～160℃，优选为125～150℃，干燥时间优选为4小时～12小时；所述碱溶性聚酯的干燥温度为100℃～150℃，更优选为110℃～140℃，干燥时间优选为8小时～16小时。本发明对PBT切片和碱溶性聚酯切片的干燥环境没有特殊要求，可以在电热鼓风烘箱、红外烘箱、热风循环烘箱等本领域技术人员熟知的干燥设备内进行干燥。

将PBT切片干燥后，放入第一螺杆挤出机内熔融，第一螺杆挤出机的熔融温度优选为240℃～280℃，更优选为250℃～270℃。将碱可溶性聚酯切片干燥后，放入第二螺杆挤出机内熔融，第二螺杆挤出机的熔融温度优选为260℃～290℃，更优选为265℃～285℃。

本发明中使用的挤出机可以为单螺杆挤出机或双螺杆挤出机，挤出机螺杆的直径为50mm～130mm，优选为60mm～120mm，长径比为20～27优选为22～25，更优选为23～24；压缩比优选为3～4。

两个螺杆挤出机内的熔融体分别进入PBT、碱可溶性聚酯纺丝箱体，经各自的纺丝计量泵进入复合纺丝组件。在复合纺丝组件内，经同一个熔体分配板、喷丝板挤出形成初生海岛纤维，挤出压力为6Mpa～15Mpa，优选为7Mpa～13Mpa。按照本发明，所述喷丝板具有圆形喷丝孔，如图1所示，为喷丝孔的截面示意图。图1所述喷丝孔11截面形状为圆形，包括多个圆形的岛相挤出孔1和包围岛相挤出孔的海相挤出孔2，对于所述岛相挤出孔的数量，并无特别限制，可以为25个～117个。在图1中，岛相挤出孔的数量为37个，这样可形成岛数为37的海岛纤维。所述PBT和碱可溶性聚酯两个组分可分别通过所述岛相挤出孔和所述海相挤出孔挤出形成海岛纤维。

得到初生海岛纤维后，将所述初生海岛纤维经冷却吹风装置进行冷却定型，冷却温度优选为20℃～25℃。初生海岛纤维经过冷却后，优选使用双面上油轮进行上油，上油后初生海岛纤维含油量优选占纤维总重的0.8％～1.5％，更优选为0.9％～1.4％。所述上油可以使用本领域技术人员熟知的阴离子或非离子表面活性剂，优选采用硅烷类油剂，具体为以下任意一种或多种：聚硅氧烷类和各种改性硅烷类油剂，可以降低纤维之间的摩擦；矿物油类，可以降低纤维和金属之间的摩擦；以及抗静电类油剂。

将上油后的初生海岛纤维按照成品所需的总旦数统一集束后进行牵伸，牵伸总牵倍优选为2.5～5.5倍，更优选为3～5.2倍，牵伸级数优选为2级或以上，每一级牵伸倍数优选为1.1倍～4倍。纤维经过牵伸后，经卷曲成形，具体可以为：将纤维导入机械卷曲机进行卷曲，卷曲机的主压优选为1.8kg/cm²～3.5kg/cm²，背压力优选为0.5kg/cm²～3.0kg/cm²。

卷曲后的纤维进入松弛定型机中进行松弛热定型，松弛热定型是指将纤维在一定的张力下进行热处理，使其具有稳定的尺寸和形态的工艺。按照本发明的方案，进行这样的处理可以使纤维具有稳定的尺寸，缩水率下降；消除褶皱，提高抗皱能力；提高抗起球能力，增强纤维的弹性。松弛热定型的温度优选为70℃～120℃，更优选为80℃～115℃。

松弛定型后的纤维经切断机按需求切断、包装后得到定岛型海岛短纤成品。

将按照上述方法制备的定岛型海岛短纤维依次进行开松、梳理、铺网、针刺后得到无纺布，将无纺布在碱液中浸泡、蒸煮出去所述海组分后得到PBT超细纤维无纺布。将制得的PBT超细纤维无纺布进行染色的过程可以为：将PBT超细纤维无纺布放入染色机中，将染浴升温至95℃～105℃，保温20min～60min后再降温至40℃～60℃，然后将染色后的超细纤维织布用本领域技术人员熟知的方法进行水洗、干燥。

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明提供的定岛型海岛短纤维的制备进行描述。下面实施例和比较例中，均使用同一种螺杆挤出机，参数如下：直径为80mm，长径比为25，压缩比为4；使用的CoPET切片均由扬州新惠纤维材料研究所有限公司提供，溶解性为：(1wt％NaOH溶液，95℃)min 35。

实施例1

1、制备定岛型海岛短纤维

取78份PBT切片在145℃干燥后，放入第一螺杆挤出机在260℃熔融；取22份CoPET切片在125℃干燥后放入第二螺杆挤出机在275℃熔融。

将两个螺杆挤出机的熔融体经如图1所示的喷丝板挤出成型得到初生海岛纤维，以下实施例均采用此喷丝板挤出成型，挤出压力为11Mpa，得到岛数为37的初生海岛纤维，所述初生海岛纤维由岛相部和包围岛相部的海相部组成，其中岛相部成分为PBT，海相部成分为COPET；

然后将所述初生海岛纤维经冷却吹风装置进行侧吹风冷却定型，冷却温度23℃，再经双面上油轮进行上油，油剂为4wt％硅氧烷乳液，纤维上油后的含油量为1.1％，然后将所述纤维依次经过3.5倍、1.1倍的牵伸后，进入卷曲机进行机械卷曲成形，将卷曲后的纤维导入松弛定型机中在95℃进行松弛定型，松弛定型后将纤维切断成50mm的短纤定岛型海岛短纤成品，得到定岛型海岛短纤维，测量纤维性能如表1，图2为本实施例制备的定岛型海岛短纤维的扫描电镜图。

2、制备PBT超细纤维无纺布

将步骤1制得海岛纤维导入开松机中进行开松后放入梳理机中梳理成网后再进行机械铺网，然后将纤维网导入针刺机中进行针刺处理得到海岛纤维无纺布，针刺密度为4000针/cm²；

将制得的无纺布送入3wt％的NaOH碱池中浸泡蒸煮，蒸煮温度为90℃，将开纤后的无纺布用15℃的冷却水迅速冷却清洗、干燥得到PBT超细纤维无纺布。

实施例2至实施例4

1、制备定岛型海岛短纤维

上述三个实施例均以PBT作为岛相，以COPET作为海相，的具体工艺参数见表2，测量实施例2至5制备的定岛型海岛短纤维性能，列于表1。

2、制备PBT超细纤维无纺布

上述三个实施例此步工序与实施例1相同。

比较例1

1、制备定岛型海岛短纤维

取75份PET切片在170℃干燥后，放入第一螺杆挤出机在280℃熔融；取22份CoPET切片在120℃干燥后放入第二螺杆挤出机在270℃熔融；

将两个螺杆挤出机的熔融体经如图1所示的喷丝板挤出成型得到初生海岛纤维，挤出压力为9Mpa，得到岛数为37的初生海岛纤维，其中岛相部成分为PET，海相部成分为COPET；

然后将所述初生海岛纤维经冷却吹风装置进行侧吹风冷却定型，冷却温度20℃，再经双面上油轮进行上油，油剂为4wt％硅氧烷乳液，纤维上油后的含油量为1.1％，然后将所述纤维依次经过2.0倍、1.8倍的牵伸后，进入卷曲机进行机械卷曲成形，将卷曲后的纤维导入松弛定型机中在90℃进行松弛定型，松弛定型后将纤维切断成40mm的短纤定岛型海岛短纤成品，得到定岛型海岛短纤维，测量纤维性能列于表1。

2、制备PET超细纤维无纺布

将步骤1制得海岛纤维导入开松机中进行开松，将开松后的纤维放入梳理机中梳理成网后再进行机械铺网，然后将纤维网导入针刺机中进行针刺处理得到海岛纤维无纺布，针刺密度为3200针/cm²；

将制得的无纺布送入3.2wt％的NaOH碱池中浸泡蒸煮，蒸煮温度为90℃，将开纤后的无纺布用15℃的冷却水迅速冷却清洗、干燥得到PET超细纤PU无纺布。

将实施例1至5及比较例1制备的超细纤维无纺布分别导入染色机中进行染色，染色使用的染料均购自上海伟旭化学工贸有限公司，染色的工艺参数及染色效果见表3。

超细纤维织布染色效果及触感评测：

测试人员：15名布料销售人员

测试人员分别观察并用手接触经染色的实施例1至4和比较例1制得超细纤维无纺布，通过下述评价标准进行评测，评价结果由最多的评价决定。

染色饱和度评价标准：饱和度等级由“★”表示，“★”的个数越多表示织布织布颜色饱和度越高，色彩越鲜艳、明亮。

柔软度评价标准：柔软度等级由“●”表示，“●”的个数越多表示织布越柔软细腻。

测试结果列于表4。

表1、本发明实施例及比较例制备的海岛短短纤维力学性能

表2实施例2至4的工艺参数

工艺参数	实施例2	实施例3	实施例4
				原料及质量比	PBT∶COPET72∶28	PBT∶COPET84∶16	PBT∶COPET75∶25
PBT干燥温度	125℃	155℃	140℃
				PBT熔融温度	245℃	275℃	260℃
COPET干燥温度	125℃	145℃	120℃
				COPET熔融温度	275℃	285℃	280℃
纺丝组件挤出压力	7Mpa	14Mpa	10Mpa
				纤维冷却温度	22℃	24℃	23℃
上油量	0.6wt％	1.4wt％	1.1wt％
				第一次牵伸倍数	2.5	3.8	3.5
第二次牵伸倍数	1.1	1.4	1.2
				松弛定型温度	72℃	112℃	100℃
纤维切断长度	40mm	50mm	40mm

表3本发明实施例与比较例染色的工艺参数及染色效果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	比较例1
						染料	分散兰21％分散红15％	分散兰21％分散黄17％	分散兰30％分散黄15％	分散黄18％分散红15％分散兰2％	分散兰21％分散红15％
染浴温度	100℃	100℃	100℃	100℃	135℃
						染浴压力	101KPa	101KPa	101KPa	101KPa	182KPa
上染率	95％	85％	95％	85％	63％
						固色率	95％	90％	93％	95％	55％

表4本发明实施例与比较例制得的无纺布色彩饱和度及柔软度评测结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	比较例1
						饱和度	★★★★	★★★★	★★★★	★★★★	★★
柔软度	●●●●●	●●●●●	●●●●●	●●●●●	●●●

由上述结果可知，采用本发明提供的方法制备的定岛型海岛短纤维具有较高的断裂伸长率，弹性较好，同时由此纤维制备的PBT超细纤维无纺布具有更加柔软的质地和较好的染色性能，常压下便可实现染色并且染色效果好，色彩饱和度高。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种定岛型海岛短纤维，其特征在于，所述定岛型海岛短纤维的岛组分为聚对苯二甲酸丁二酯，海组分为碱可溶性聚酯。

2.根据权利要求1所述的定岛型海岛短纤维，其特征在于，所述岛组分与海组分按重量比为70％～85％∶15％～30％。

3.一种制备权利要求1至2任一项所述定岛型海岛短纤维的制备方法，其特征在于，包括：

将所述岛组分在第一螺杆挤出机内熔融；

将所述海组分在第二螺杆挤出机内熔融；

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述岛组分在第一螺杆挤出机内熔融的温度为240℃～280℃。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述海组分在第二螺杆挤出机内熔融的温度为260℃～290℃。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷却的温度为20℃～25℃。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述上油后纤维的含油量为0.8wt％～1.5wt％。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，对所述初生海岛纤维进行牵伸的总牵倍为2.5～5.5倍。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述松弛定型的温度为70℃～120℃。