CN106192067A - 具高卷缩性的双组份复合纤维、复合纱线、以及织物 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种具高卷缩性的双组份复合纤维。具高卷缩性的双组份复合纤维，其包含：(A)作为第一组份的热塑性聚酯弹性体(Thermoplastic Polyester Elastomer；TPEE)及(B)作为第二组份的聚酯聚合物。本发明亦关于包含所述双组份复合纤维的纱线及织物。
Description
技术领域
本发明是关于一种具有优良卷缩性的双组份复合纤维，其包含:(A)作为第一组份的热塑性聚酯弹性体(Thermoplastic Polyester Elastomer；TPEE)及(B)作为第二组份的聚酯聚合物。本发明亦关于包含所述双组份复合纤维的纱线及织物。
背景技术
复合纤维的自发卷缩性主要可由制造并列型(side-by-side)双成分纤维时所产生，由于形成复合纤维的两种聚合物间具有相异的极限粘度(Intrinsic Viscosity；IV)，因而该两种聚合物具有不同的收缩量而使纤维产生立体卷曲(crimp)。自发卷缩性为两种聚合物的收缩量、收缩程度及弹性模数的差异性所产生的一种必然的潜在卷曲性。除了收缩差为自发卷缩性的必要条件外，该二种聚合物间还必须要有良好的粘着性，但不一定必然需使用不同的聚合物，因为收缩差亦可由分子顺向、结晶度或相对粘度的差异而造成。一般而言，聚合物相同材质所能产生的收缩差异性较小，故不易产生高弹性诉求所需要的高收缩差。例如，日本特许公开案号2001-226832采用不同极限粘度的聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate；PET)材质(该专利案的实施例采用极限粘度0.76dl/g的PET搭配极限粘度0.53dl/g的PET)进行高卷缩双组份复合纤维的制造，然而该方法所制造的纤维的卷缩指标CI(Crimp Index；即弹性衡量指标)不甚理想。
发明内容
本发明的目的主要在于提供一种具有高卷缩性及优良的回弹性的双组份复合纤维。
在本发明的一方面，本发明是关于一种具有优良卷缩性的双组份复合纤维，其包含:(A)作为第一组份的热塑性聚酯弹性体及(B)作为第二组份的聚酯聚合物，其中(A)作为第一组份的热塑性聚酯弹性体(TPEE)与(B)作为第二组份的聚酯聚合物的重量比范围为20：80～80：20，较佳为30：70～70：30，最佳为40：60～60：40。
热塑性聚酯弹性体的分子结构是由硬链段和软链段两部份组成，其中硬链段为芳香族聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二酯(Polybutylene terephthalate；PBT)，而软链段则为一种聚醚酯。
在本发明的一具体例中，(A)作为第一组份的热塑性聚酯弹性体中所含硬链段可为芳香族聚酯(例如PET或PBT)的热塑性聚酯弹性体，且软链段为聚醚酯，例如聚四亚甲基醚二醇(Polytetramethylene Ether Glycol；PTMEG)，其中硬链段与软链段重量比范围为80:20～20:80，聚醚二醇的数量平均分子量范围为500～5000。
当热塑性聚酯弹性体的粘度小于0.5dl/g时，纤维的生产良率不佳且其物性差。当热塑性聚酯弹性体粘度大于2.4dl/g时，聚合物的流动性差，且制造期间需提高熔融温度，因此聚合物容易降解，导致生产良率不佳。因此，在本发明的一具体例中，作为第一组份的热塑性聚酯弹性体的极限粘度范围为0.5～2.4dl/g、较佳介于0.8～2.2dl/g、最佳介于1.1～1.9dl/g。
当聚酯聚合物粘度小于0.45dl/g时，纤维生产良率不佳且其物性差。当聚酯聚合物粘度大于1.2dl/g时，聚合物的流动性差，制造期间需提高熔融温度，因此聚合物容易降解，导致生产良率不佳。因此，在本发明的一具体例中，作为第二组份的聚酯聚合物的极限粘度范围为0.45～1.2dl/g、较佳介于0.45～0.85dl/g、最佳介于0.45～0.70dl/g。
在本发明的另一方面，本发明关于一种制造双组份复合纤维的方法，其可采用一段式直接纺丝延伸工艺进行，该方法包括将作为纺丝原料的第一组份及第二组份在螺杆挤压机中依第一组份及第二组份的成分种类分别以介于220～300℃的温度加热(如为PBT型TPEE可选用220～290℃的温度，如为PET型TPEE可选用280～300℃的温度)使其成为熔融状态，再自并列型纺嘴定量吐出，经冷却与上油后，于纺速1000～6000m/min、延伸倍率1.0～10倍、延伸温度20～100℃及定型温度20～200℃下进行纺丝延伸来制得高卷缩双组份的全延伸丝(Fully DrawnYarn；FDY)或高顺向丝(High Oriented Yarn；HOY)。
在另一方面，本发明的双组份复合纤维亦可采用多段式纺丝后再经延伸或假捻的工艺来制造，该工艺将作为纺丝原料的第一组份及第二组份在螺杆挤压机中依第一组份及第二组份的成分种类分别以介于220～300℃的温度受热(如为PBT型TPEE可选用220～290℃的温度，如为PET型TPEE可选用280～300℃的温度)使其成为熔融状态，再自并列型纺嘴定量吐出，经冷却与上油后，以纺速500～6000m/min进行卷取，再经由加工速度100～1200m/min、热板温度70～220℃、延伸倍率1～10倍的延伸工艺或拉伸变形丝(Draw Textured Yarn；DTY)的假捻加工工艺或空气变形丝(Air Textured Yarn；ATY)的空气假捻加工工艺来制得高卷缩双组份的全延伸丝(FDY)或假捻加工丝(例如DTY或ATY)。
在一具体实施例中，本发明中作为第一组份的热塑性聚酯弹性体包括PET型TPEE及PBT型TPEE，其形成分别如以下示意图所示：
TPA+EG+PTMEG→PET-TYPE TPEE
TPA+1,4-BDO+PTMEG→PBT-TYPE TPEE
其中所述缩写的意义如下：
TPA:对苯二甲酸(terephthalic acid)；
EG:乙二醇(ethylene glycol)；
PTMEG:聚四亚甲基醚二醇(polytetramethylene ether glycol)；
PET:聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)；
TPEE:热塑性聚酯弹性体(thermoplastic polyester elastomer)；及BDO:丁二醇(butanediol)。
用于本发明的热塑性聚酯弹性体(TPEE)的极限粘度范围为0.5～2.4dl/g、较佳介于0.8～2.2dl/g、最佳介于1.1～1.9dl/g。
在一具体实施例中，本发明的(B)作为第二组份的聚酯聚合物可选自由聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯/聚间苯二甲酸乙二酯共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯、阳离子可染聚酯、聚丁二酸丁二酯环保回收聚酯、生质聚酯以及热塑性聚酯弹性体所组成的群组；其中，该环保回收聚酯及生质聚酯可分别为环保回收PET及生质PET。
用于本发明的聚酯的极限粘度范围为0.45～1.2dl/g、较佳介于0.45～0.85dl/g、最佳介于0.45～0.70dl/g。
本发明的双组份复合纤维可为并列型(side-by-side)双组份复合纤维(亦即，从该复合纤维的截面观看时，前述第一成分与前述第二成分成为相互并列配置的状态)。
本发明的双组份复合纤维可为连续长纤维或短纤维形式。
本发明的双组份复合纤维，可为圆形断面或非圆形断面形式。
在本发明的另一具体实施例中，制造本发明的双组份复合纤维的方法可包括因应需求添加其他机能性添加剂，例如耐燃剂、蓄热保温剂、抗紫外线剂、抗静电剂、萤光增白剂、抗菌剂、消光剂等。
本发明所述双组份复合纤维可为拉伸变形丝(DTY)、空气变形丝(ATY)、高顺向丝(HOY)或全延伸丝(FDY)的纤维。
在另一方面，本发明关于由本发明双组份复合纤维所制得的纱和织物。
依据本发明的并列型双组份复合纤维，可视需要制造出具有高卷缩的长纤制品或短纤制品。
依据本发明的双组份复合纤维，该复合纤维可单独存在，或是进而与其他纤维复合，以形成复合纱线。
本发明可亦可利用前述制造方法所制得的双组份复合纤维或包含本发明双组份复合纤维的复合纤维纱线，以本领域常用的纺织技术来制造出织物。
说明书附图
图1为第一组份的热塑性聚酯弹性体为PET型TPEE的形成示意图
图2为第一组份的热塑性聚酯弹性体为PBT型TPEE的形成示意图
具体实施方式
针对本发明的并列型双组份复合纤维的物性的测定方式详述如下。
1.极限粘度(IV)
极限粘度测定根据ASTM D2857-87法进行，将各实施例及各比较例的原料溶解成待测液，计算不同浓度(0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％)的待测液与纯溶剂在毛细管粘度计(Ubbelohde)中分别的流动时间，测出各待测液的固有黏度，再以固有粘度对浓度作图，以外插法算出当浓度趋近于0％时的粘度作为极限粘度，单位为(dl/g)。
2.纤维强度及伸度
以自动拉伸试验仪(STATIMAT M)测量纤维的断裂强度与断裂伸度。
3.卷缩指标(CI)
●样品准备：于具有筒体周长为1m或1.125m的纤维卷绕部的卷绕机，卷绕上具有既定纤度的纤维。纤维的卷绕圈数以如下方式计算：
纤维的卷绕圈数＝3500÷纤度
●将烘箱设定为120℃保持30分钟再进行试验。
●将卷绕于卷绕机的纤维取下，以成为垂挂状态的方式将纤维悬挂于壁上，然后于纤维末端挂上10.5g荷重，再挂上700g的荷重，10秒后测定此时纤维的长度并记录为L1。
●取下纤维上700g的荷重，将仍挂着10.5g荷重的纤维放入维持在120℃的烘箱中烘干5分钟。
●烘干结束后，由烘箱取出仍挂着10.5g荷重的纤维，再次悬挂于壁上2小时来使其冷却，测定此时纤维的长度并记录为L2。
●于纤维再次加挂700g荷重经过10秒后，测定此时纤维的长度并记录为L3。
●卷缩指标(CI)的计算公式:
CI﹪＝【(L3－L2)/(L2)】×100﹪
作为第一组份的热塑性聚酯弹性体包括PET型TPEE及PBT型TPEE。其中，PET型是：TPA+EG+PTMEG→PET-TYPE TPEE，其形成如图1所示；PBT型是：TPA+1,4-BDO+PTMEG→PBT-TYPETPEE，其形成如图2所示。
实施例
实施例1
实施例1的双组份复合纤维根据下述方法制备。使用螺杆挤压机将具有极限粘度为1.8dl/g的PBT-TYPE TPEE(第一组份)于熔融温度250℃下熔融，并将具有极限粘度为0.45dl/g的PET(第二组份)于熔融温度280℃下熔融，然后分别经过计量吐出。将第一组份与第二组份以重量比20：80混合后置入纺温285℃的纺丝箱内，再从复合并列纺丝喷丝孔组件挤出，经过冷却风冷却，于纺丝速度4000m/min、延伸温度80℃、定型温度140℃及延伸倍率2.1下纺丝及延伸，制得75/24双组份全延伸丝(FDY)。所制得纤维的结果如表1所示。
实施例2
实施例2的双组份复合纤维以实例1所述的制造方法制备，其中第一组份与第二组份的重量比替换为50：50。所制得纤维的结果如表1所示。
实施例3
实施例3的双组份复合纤维以实例1所述的制造方法制备，其中第一组份与第二组份的重量比替换为80：20。所制得纤维的结果如表1所示。
实施例4
根据实施例2的制造方法，将第二组份替换为具有极限粘度为0.56dl/g的阳离子可染聚酯(cationic dyeing polyester；CD)来制备实施例4的双组份复合纤维。所制得纤维的结果如表1所示。
比较例1
根据实施例2的制造方法，将第一组份替换为具有高极限粘度(0.75dl/g)的PET，于熔融温度290℃下熔融，并将第二组份替换为具有低极限粘度(0.53dl/g)的PET来制备比较例1的双组份复合纤维。所制得纤维的结果如表1所示。
表1
实施例5
实施例5的双组份复合纤维根据下述方法制备。使用螺杆挤压机将具有极限粘度为0.5dl/g的PBT-TYPE TPEE(第一组份)于熔融温度250℃下熔融，并将具有极限粘度为0.45dl/g的PET(第二组份)于熔融温度280℃下熔融，然后分别经过计量吐出。将第一组份与第二组份以重量比50:50混合后置入纺温285℃的纺丝箱内，再从复合并列纺丝喷丝孔组件挤出，经过冷却风冷却，于纺丝速度4000m/min、延伸温度80℃、定型温度140℃及延伸倍率2.1下纺丝及延伸，制得75/24双组份全延伸丝(FDY)。所制得纤维的结果如表2所示。
实施例6
实施例6的双组份复合纤维根据下述方法制备。使用螺杆挤压机将具有极限粘度为2.4dl/g的PBT-TYPE TPEE(第一组份)于熔融温度250℃下熔融，并将具有极限粘度为0.45dl/g的PET(第二组份)于熔融温度280℃下熔融，然后分别经过计量吐出。将第一组份与第二组份以重量比50:50混合后置入纺温285℃的纺丝箱内，再从复合并列纺丝喷丝孔组件挤出，经过冷却风冷却，于纺丝速度4000m/min、延伸温度80℃、定型温度140℃及延伸倍率2.1下纺丝及延伸，制得75/24双组份全延伸丝(FDY)。所制得纤维的结果如表2所示。
比较例2
比较例2的双组份复合纤维根据实施例2的制造方法制备，其中仅将第一组份替换为具有极限粘度为0.45dl/g的PBT-TYPE TPEE。所制得纤维的结果如表2所示。
比较例3
比较例3的双组份复合纤维根据实施例2的制造方法制备，其中仅将第一组份替换为具有极限粘度为2.5dl/g的PBT-TYPE TPEE。所制得纤维的结果如表2所示。
表2
注记：*生产良率不佳。
**生产良率不佳且物性差。
实施例7
实施例7的双组份复合纤维根据下述方法制备。使用螺杆挤压机将具有极限粘度为1.8dl/g的PBT-TYPE TPEE(第一组份)于熔融温度250℃下熔融，并将具有极限粘度为0.76dl/g的PET(第二组份)于熔融温度290℃下熔融，然后分别经过计量吐出。将第一组份与第二组份以重量比50:50混合后置入纺温285℃的纺丝箱内，再从复合并列纺丝喷丝孔组件挤出，经过冷却风冷却，于纺丝速度4000m/min、延伸温度80℃、定型温度140℃及延伸倍率2.1下纺丝及延伸，制得双组份全延伸丝(FDY)。所制得纤维的结果如表3所示。
实施例8
实施例8的双组份复合纤维根据下述方法制备。使用螺杆挤压机将具有极限粘度为1.8dl/g的PBT-TYPE TPEE(第一组份)于熔融温度250℃下熔融，并将具有极限粘度为1.0dl/g的PET(第二组份)于熔融温度295℃下熔融，然后分别经过计量吐出。将第一组份与第二组份以重量比50:50混合后置入纺温285℃的纺丝箱，再从复合并列纺丝喷丝孔组件挤出，经过冷却风冷却，于纺丝速度4000m/min、延伸温度80℃、定型温度140℃及延伸倍率2.1下纺丝及延伸，制得双组份全延伸丝(FDY)。所制得纤维的结果如表3所示。
比较例4
比较例4的双组份复合纤维根据实施例2的制造方法制备，其中仅将第二组份替换为具有极限粘度为1.3dl/g的PET，于熔融温度300℃下熔融。所制得纤维的结果如表3所示。
表3
说明：*生产良率不佳。
实施例9
实施例9的双组份复合纤维根据下述方法制备。使用螺杆挤压机将具有极限粘度为1.8dl/g的PBT-TYPE TPEE(第一组份)于熔融温度250℃下熔融，并将具有极限粘度为0.45dl/g的PET(第二组份)于熔融温度280℃下熔融，然后分别经过计量吐出。将第一组份与第二组份以重量比50:50混合后置入纺温285℃的纺丝箱内，再从复合并列纺丝喷丝孔组件挤出，经过冷却风冷却，以纺丝速度3000m/min卷取，然后再于加工速度500m/min、延伸倍率1.8下进行FDY延伸工艺来制作高卷缩双组份的全延伸丝(FDY)。所制得纤维的结果如表4所示。
实施例10
实施例10的双组份复合纤维根据下述方法制备。使用螺杆挤压机将具有极限粘度为1.8dl/g的PBT-TYPE TPEE(第一组份)于熔融温度250℃下熔融，并将具有极限粘度为0.45dl/g的PET(第二组份)于熔融温度280℃下熔融，然后分别经过计量吐出。将第一组份与第二组份以重量比50:50混合后置入纺温285℃的纺丝箱内，再从复合并列纺丝喷丝孔组件挤出，经过冷却风冷却，以纺丝速度3000m/min卷取，然后再于加工速度500m/min、延伸倍率1.8下进行DTY假捻加工工艺来制作高卷缩双组份的假捻加工丝(DTY)。所制得纤维的结果如表4所示。
实施例11
实施例11的双组份复合纤维根据下述方法制备。使用螺杆挤压机将具有极限粘度为1.8dl/g的PBT-TYPE TPEE(第一组份)于熔融温度250℃下熔融，并将具有极限粘度为0.45dl/g的PET(第二组份)于熔融温度280℃下熔融，然后分别经过计量吐出。将第一组份与第二组份以重量比50:50混合后置入纺温285℃的纺丝箱内，再从复合并列纺丝喷丝孔组件挤出，经过冷却风冷却，以纺丝速度3000m/min卷取，然后再于加工速度500m/min、延伸倍率1.8下进行ATY空气假捻加工工艺来制作高卷缩双组份的假捻加工丝(ATY)。所制得纤维的结果如表4所示。
表4
实施例12
实施例12的双组份复合纤维根据实施例2的制造方法制备，其中仅将第一组份替换为具有极限粘度为1.1dl/g的PET-TYPE TPEE。所制得纤维的结果如表5所示。
实施例13
实施例13的双组份复合纤维根据实施例2的制造方法制备，其中仅将第一组份替换为具有极限粘度为1.5dl/g的PET-TYPE TPEE。所制得纤维的结果如表5所示。
实施例14
实施例14的双组份复合纤维根据实施例2的制造方法制备，其中仅将第一组份替换为具有极限粘度为1.8dl/g的PET-TYPE TPEE。所制得纤维的结果如表5所示。
表5
实施例15
根据实施例2的制造方法，将第一组份替换为具有极限粘度为1.8dl/g的PBT-TYPE TPEE并于熔融温度250℃下熔融，并将具有极限粘度为1.2dl/g的PBT-TYPE TPEE(第二组份)于熔融温度250℃下熔融。所制得的双组份复合纤维的结果如表6所示。
实施例16
根据实施例2的制造方法，将第一组份替换为具有极限粘度为1.8dl/g的PET-TYPE TPEE并于熔融温度270℃下熔融，并将具有极限粘度为1.2dl/g的PBT-TYPE TPEE(第二组份)于熔融温度250℃下熔融。所制得的双组份复合纤维如表6所示。
实施例17
根据实施例2的制造方法，将第一组份替换为具有极限粘度为1.8dl/g的PBT-TYPE TPEE并于熔融温度250℃下熔融，并将具有极限粘度为1.2dl/g的PET-TYPE TPEE(第二组份)于熔融温度260℃下熔融。所制得的双组份复合纤维如表6所示。
表6
Claims (13)
1.一种具高卷缩性的双组份复合纤维，其特征在于，包含:(A)作为第一组份的热塑性聚酯弹性体及(B)作为第二组份的聚酯聚合物。
2.如权利要求1所述的具高卷缩性的双组份复合纤维，其特征在于，该热塑性聚酯弹性体为聚对苯二甲酸丁二酯型热塑性弹性体。
3.如权利要求1所述的具高卷缩性的双组份复合纤维，其特征在于，该热塑性聚酯弹性体为聚对苯二甲酸乙二酯型热塑性弹性体。
4.如权利要求1至3中任一项所述的具高卷缩性的双组份复合纤维，其特征在于，该热塑性聚酯弹性体具有0.5dl/g至2.4dl/g范围的极限粘度。
5.如权利要求1至3中任一项所述的具高卷缩性的双组份复合纤维，其特征在于，该聚酯聚合物选自由聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯/聚间苯二甲酸乙二酯共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯、阳离子可染聚酯、聚丁二酸丁二酯、环保回收聚酯、生质聚酯以及热塑性聚酯弹性体所组成的群组。
6.如权利要求1至3中任一项所述的具高卷缩性的双组份复合纤维，其特征在于，该聚酯聚合物具有0.45dl/g至1.2dl/g的极限粘度。
7.如权利要求1至3中任一项所述的具高卷缩性的双组份复合纤维，其特征在于，该第一组份与第二组份的重量比为20：80至80：20的范围。
8.如权利要求1至3中任一项所述的具高卷缩性的双组份复合纤维，其特征在于，该纤维断面为并列型。
9.如权利要求1至3中任一项所述的具高卷缩性的双组份复合纤维，其特征在于，该纤维为拉伸变形丝、空气变形丝、高顺向丝或全延伸丝的纤维。
10.如权利要求1至3中任一项所述的具高卷缩性的双组份复合纤维，其特征在于，该纤维可为长纤维或短纤维。
11.一种复合纱线，其特征在于，由权利要求1至10中任一项所述的具高卷缩性的双组份复合纤维所单独构成，或是由该双组份复合纤维与其他纤维所复合形成。
12.一种由权利要求1至10中任一项所述的具高卷缩性的双组份复合纤维所制得的织物。
13.一种由权利要求11所述的复合纱线所制得的织物。
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