CN104342781B - 一种双组份复合型弹性纤维 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种并列复合异型弹性纤维，所述纤维是由聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯以70∶30～30：70的重量比进行并列复合纺丝后，经后加工制得的假捻加工丝，所述纤维的卷曲半径为0.5mm以下。本发明的复合纤维经热处理后弹性伸长率为150～250%，回复率为90%以上。

Description

一种双组份复合型弹性纤维

技术领域

本发明涉及一种双组份复合型弹性纤维，特别涉及一种含聚对苯二甲酸丁二醇酯的双组分弹性假捻加工丝。

背景技术

复合纤维是国际上60年代发展起来的一种化学纤维新品种，其中两种组分的复合纤维也称双组分纤维或共轭纤维。它是将组分、配比、粘度等不同的两种成纤高聚物熔体，分别输送到同一纺丝组件，在组件的适当部位汇合，从同一喷丝孔喷出成为一根纤维。

并列型复合纤维是开发最早、产量较大、比较重要的复合纤维品种，最初人们研究、开发复合纤维时，主要想用化学纤维模拟天然羊毛的卷曲性弹性。随着人们对微观结构的不断深入，发现羊毛的横截面与其它天然纤维不同，它是由近似为两个半圆形、彼此紧密粘合在一起的正皮质和仲皮质构成的。这两部分的各种结构单元（微纤结晶区和无序区等）的性质和排列是不同的。在干燥状态仲皮质收缩比正皮质略小，因此造成沿纤维轴向互相环绕或互相扭去，而呈现螺旋状的主体卷曲。具有高度自然卷曲和膨松性的并列型复合纤维正是在羊毛类角朊纤维的仿生启示下研制成功的。这种复合纤维的制法是：将热胀缩性或湿胀缩性不同的两种聚合物，像羊皮的两种皮质那样，并列地纺成一根单丝，通过加热使之收缩，这样就可以得到螺旋状的立体卷曲。由于这种卷曲出自纤维的内在性质，因而与一般纤维通过外部施加热和机械作用的卷曲形变不同，是永久性的。

中国专利CN 200910263646.8公开了一种并列复合纤维及其制造方法，采用特性粘度为0.45～0.60 dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯切片，以及与聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度差为0.40～1.05 dl/g的聚对苯二甲酸丁二醇酯切片，通过并列型复合组件得到并列纤维卷取丝，对卷取丝进行假捻加工，制得并列复合型弹性纤维。该纱线的截面为圆截面纱线造成纱线的卷缩半径小影响了纱线的弹性及回复性；因为是圆形截面造成单丝间的摩擦小在进行织物打工的时候易产生褶皱影响布面状态。

另外，中国专利CN101126180A公开了一种并列复合弹性纤维及其制备方法，通过采用高收缩PET、PET、PBT或PTT中的任意两种聚合物进行并列复合，制得复合界面存在于椭圆横截面形状短轴方向的花生型断面复合纤维。由于用两种收缩性能有差异的聚合物进行并列复合，形成此椭圆横截面形状的并列复合纤维，可以产生较好的弹性伸长及弹性回复，但从纤维横截面可以看出，复合的两种聚合物的重心距离相比于普通圆形要大一些，这也导致了该椭圆横截面形状的并列复合纤维经延伸热处理后，单位长度内所产生的弹簧状卷缩个数偏少，卷缩半径偏大，弹性性能不能充分满足要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性好、弹性回复率高的双组分弹性纤维及其制备方法。

发明的技术方案如下：

一种双组份复合型弹性纤维，该纤维是由聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT与聚对苯二甲酸乙二醇酯PET以70∶30～30：70的重量比进行并列复合纺丝后，经后加工制得的假捻加工丝，该纤维的卷曲半径为0.5mm以下。

该纤维经热处理后，纤维的弹性伸长率为150～250%，回复率为90%以上。

本发明的双组份复合型弹性纤维，所述聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度差为0.40～1.05 dl/g。

所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的特性粘度为1.00～1.50dl/g。

所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.45～0.60 dl/g。

本发明的双组份复合型弹性纤维，所述纤维的横截面为扁平形状，双组份聚合物的复合界面存在于扁平横截面的长轴方向，聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的横截面也为扁平形状。

本发明的双组份复合型弹性纤维，在进行假捻加工前，其横截面即为扁平形，双组份聚合物的复合界面存在于扁平横截面的长轴方向，聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的横截面也为扁平形状，并且双组份复合型弹性纤维的横截面形态满足下式：

1.5≤ A/B ≤3.0

1/4 * B ≤ B1 ≤ 3/5 * B

式中：A为复合纤维扁平横截面的长轴距，B为复合纤维扁平横截面的短轴距，B1为聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的复合纤维扁平的短轴距。

本发明的双组份复合型弹性纤维中，PBT与PET的重量比为70：30～30：70，从纺丝性及纤维长方向上所产生的卷曲尺寸的稳定性考虑，优选60∶40～40：60。

本发明的双组份复合型弹性纤维，在自然状态下为卷曲形状，且卷曲半径为0.5mm以下。由于弹性素材所要求的弹簧状卷曲形态，单位长度内的卷曲数越多，卷曲半径越小，所产生的弹性保持性越为优异，同时，经拉伸后回复过程中，弹性的损失也小。

要产生上述的卷曲半径，复合纤维的横截面形态及聚合物的特性粘度都是非常重要设计要素。本发明的双组份复合纤维的横截面为图1所示的扁平形状，PBT与PET的复合界面存在于扁平形断面的长轴方向，并且其中PET组分的横截面也为扁平形状。扁平横截面形状的复合纤维具有容易在短轴方向上产生卷曲，不容易在长轴方向上产生卷曲的特性。因此两种有粘度差异的聚合物的复合界面存在于扁平形断面的长轴方向，更加强了在短轴方向的卷曲能力，从而大大提高了纤维的弹性性能。

本发明的双组份复合型弹性纤维，在进行假捻加工前，其横截面即为扁平形，双组份聚合物的复合界面存在于扁平横截面的长轴方向，聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的横截面也为扁平形状，并且双组份复合型弹性纤维的横截面形态满足下式：

1.5≤ A/B ≤3.0

1/4 * B ≤ B1 ≤ 3/5 * B

式中：A为复合纤维扁平横截面的长轴距，B为复合纤维扁平横截面的短轴距，B1为聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的扁平横截面的短轴距。

其中：A/B表示纤维横截面的扁平度，若扁平度要求3以上，则带隔板形的复合纺丝喷丝板吐出孔设计困难，并且纺丝时，聚合物吐出后会出现较为严重的丝条弯曲现象，影响正常的纺丝。PET组分的长轴距A1为2/5 * A ≤ A1 ≤ 4/5 * A，短轴距B1为1/4 * B ≤B1 ≤ 3/5 * B，若B1≤1/4 * B或B1≥3/5 * B，则复合纤维的卷曲数会明显下降，卷曲半径也会变大，从而复合纤维的弹性性能降低。

本发明的双组份复合型弹性纤维，优选聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度差为0.40～1.05 dl/g。

具有这样的特性粘度差异，通过加热使之收缩，可以得到螺旋状的立体卷曲，如果特性粘度差低于0.40dl/g，则复合纤维弹性不明显；特性粘度差增大，则弹性性能提高，当粘度差高于1.05dl/g之后，复合纤维弹性性能提高程度降低，且高粘度差会导致纺丝性变差，喷丝板孔口弯曲效应变大，纺丝困难，因此选择特性粘度差为0.40～1.05dl/g的话，发明效果最好。

优选聚对苯二甲酸丁二醇酯的特性粘度为1.00～1.50dl/g。

优选聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.45～0.60 dl/g。

优选聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.45～0.60 dl/g，是低于普通聚对苯二甲酸乙二醇酯（特性粘度为0.64 dl/g左右）量产品的，这是因为如果采用特性粘度相对较高的聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯组合，经熔融复合纺丝得到的并列纤维及由该纤维得到的织物弹性伸长率较差，如果采用特性粘度过低的聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸丁二醇酯组合，则通过复合纺丝得到的并列纤维性能提升不高，且成本提高，纺丝性变差。本发明所提及的聚对苯二甲酸乙二醇酯也包括了改性聚对苯二甲酸乙二醇酯，如阳离子聚对苯二甲酸乙二醇酯、难燃聚对苯二甲酸乙二醇酯或全消光聚对苯二甲酸乙二醇酯等，优选其特性粘度为0.45～0.60 dl/g范围之内。

本发明的双组份复合型弹性纤维的制造方法，具体是将特性粘度为1.00～1.50dl/g的聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT切片和0.45～0.60 dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯PET切片，分别干燥至水分100ppm以下，分别送入A和B螺杆熔融挤出，其中聚对苯二甲酸丁二醇酯的熔融挤出温度为245～285℃，聚对苯二甲酸乙二醇酯的熔融挤出温度为275～300℃，然后在265～295℃的纺丝箱体温度条件下，通过计量泵，经长方形吐出孔的隔板型并列喷丝板挤出成型，然后采用延伸假捻加工制得；

所述延伸假捻加工为热针延伸假捻加工，其热针温度为80～120℃，假捻加工温度为180～220℃，加工倍率由热针处加工倍率与假捻处加工倍率两部分组成，热针处加工倍率为1.5～3.0，假捻处加工倍率为1.00～1.15，加工速度为500～1000m/min。

本发明的优点是： 常规聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维由于切片价格较高，因而适用范围受到限制；另外，虽然单成分聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维的弹性伸长率较高，但弹性回复率较差。使用聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯组合来制造弹性纤维，纤维原料成本下降。该形态的复合纤维的优点，一是两组分粘度差产生的自然卷曲，它是纤维结构决定的，因而具有永久性；二是通过假捻加工给复合纤维物理加弹，因而可以获得比延伸丝更好的弹性；三是采用复合界面存在于扁平形状横截面的长轴方向的复合形式，单位长度内卷曲半径小，相比常规的复合界面存在于扁平形状横截面的短轴方向的复合形态的复合纤维，具有更好的弹性。通过本发明得到的弹性纤维，经热处理后，纤维的弹性伸长率为150～250%，弹性回复率为90%以上。

说明书及实施例中提及的纤维的卷曲半径，采用如下方法测定：

1.将纤维从丝卷上取下，并将其自由的放置在黑色纸板上，静置2小时；

2.将载有纤维的纸板在显微镜下观察，并同时将一根直尺紧贴着纤维放置，在显微镜视野内同时观察到刻度和卷曲状的纤维；

3.在显微镜视野内，直接量取纤维卷曲状的高度，即为卷曲直径，从而得知卷曲半径，测量10个点，取平均值。

说明书及实施例中提及的复合纤维横截面的长轴距A、短轴距B、聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的扁平横截面的短轴距B1, 采用如下方法测定：在显微镜下拍得纤维横截面照片后，将照片打印出来，量取实际的尺寸。

说明书及实施例中提及的弹性伸长率和弹性回复率，采用下公式计算得到：

弹性伸长率（%）=（（L1-L0）/L0）*100%

弹性回复率（%）=（（L1-L2）/（L1-L0））*100%

L0：纤维在挂有2mg/d的初荷重下，用90度的热水处理2min后，再挂置12小时晾干后测得的长度为L0。

L1：L0测定后，去除L0测定时的初荷重，2min后挂上100mg/d的定荷重，30秒后测得的长度为L1。

L2：L1测定后，去除L1测定时的定荷重，2min后，再次挂上2mg/d的初荷重，30秒后测得长度为L2。

附图说明

图1是本发明双组份复合型弹性纤维的横截面形状图。

图2是本发明双组份复合型弹性纤维的横截面形状图，A为复合纤维扁平横截面的长轴距，B为复合纤维扁平横截面的短轴距，B1为聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的扁平横截面的短轴距。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明。以下实施例不应看作是对本发明的限制。

实施例 1

熔融法制备双组分弹性纤维，选取特性粘度为1.31dl/g的聚对苯二甲酸丁二醇酯与特性粘度为0.51dl/g的聚对苯二甲酸乙二醇酯进行复合纺丝，它们的特性粘度差为0.80dl/g。分别干燥，使其水分小于100ppm，将干燥后的聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯以50∶50的重量比分别投入1号/2号纺丝箱。设定纺丝温度，1号挤出机螺杆温度265℃；2号纺丝机螺杆温度285℃；1号纺丝箱体温度为260℃；2号纺丝箱体温度为280℃。使用如图2所示的并列型喷丝板进行纺出，在速度为2700m/min的条件下卷取，制得预取向丝；并将制得的预取向丝在假捻机上进行拉伸假捻加工，加工速度为500m/min、热针温度为80℃、假捻温度为180℃、热针处牵伸倍率为1. 5、假捻出牵伸倍率为1.05，制得假捻加工丝；最终的假捻加工丝品种为84dtex/24F,单丝纤度为3.5dtex。

观察复合纤维的横截面形状，测定假捻加工丝的强度、断裂伸长率、卷曲半径、弹性伸长率、弹性回复率。具体数值见表1。

实施例 2

采除了PBT与PET的粘度变更为1.0dl/g和0.6dl/g，其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表1。

实施例3

除了PBT与PET的粘度变更为1.5dl/g和0.45dl/g，其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表1。

对比例4

除了PBT与PET的复合比例变更为30：70外，其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表1。

对比例5

除了PBT与PET的复合比例变更为70：30外，其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表1。

对比例6

除了横截面形态变更为A/B=1.5外，其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表2。

对比例7

除了横截面形态变更为A/B=3外，其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表2。

对比例8

除了最终延伸假捻丝的品种变更为56dtex/24F外，其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表2。

对比例9

除了最终延伸假捻丝的品种变更为84dtex/48F外，其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表2。

比较例1

除采用圆形吐出孔的喷丝板进行纺丝，其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表3。

比较例 2

采除了PBT与PET的粘度变更为1dl/g和0.6dl/g，圆形吐出孔；其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表3。

比较例 3

除了PBT与PET的粘度变更为1.5dl/g和0.45dl/g，圆形吐出孔；其他的纺丝工艺及条件与实施例1相同。具体的性能参数数据见表3。

Claims (5)

1.一种双组份复合型弹性纤维，其特征在于：所述纤维是由聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯以70∶30～30：70的重量比进行并列复合纺丝后，经后加工制得的假捻加工丝，所述纤维的卷曲半径为0.5mm以下；

所述纤维的横截面为扁平形，双组份聚合物的复合界面存在于扁平横截面的长轴方向，聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的横截面也为扁平形状，并且双组份复合型弹性纤维的横截面形态满足下式：

1.5≤A/B≤3.0，

1/4*B≤B1≤3/5*B，

式中：A为复合纤维扁平横截面的长轴距，B为复合纤维扁平横截面的短轴距，B1为聚对苯二甲酸乙二醇酯组分的复合纤维扁平的短轴距。

2.根据权利要求1所述的双组份复合型弹性纤维，其特征在于：经热处理后，纤维的弹性伸长率为150～250%，回复率为90%以上。

3.根据权利要求1或2所述的双组份复合型弹性纤维，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯与聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度差为0.40～1.05 dl/g。

4.根据权利要求3所述的双组份复合型弹性纤维，其特征在于：所述聚对苯二甲酸丁二醇酯的特性粘度为1.00～1.50dl/g。

5.根据权利要求3所述的双组份复合型弹性纤维，其特征在于：所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.45～0.60 dl/g。