CN107345320A - 一种芯鞘复合纤维及其织物 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种芯鞘复合纤维，其中鞘成分为聚酰胺，芯成分为易溶出聚酯，该纤维中的聚酰胺的拉伸粘度M和易溶出聚酯的拉伸粘度N满足以下条件：在255℃以上的同一温度下，M－N≥0Pa.s。该纤维通过减量后处理能够拥有优异的轻量性，并且染色后拥有优异的洗涤坚牢度。

Description

一种芯鞘复合纤维及其织物
技术领域
本发明涉及一种染色坚牢度优良、染色效果佳的芯鞘复合纤维及含有该纤维的织物。
背景技术
人们选择运动服时不仅要求穿得好看，还要求尽量低的负重感，可以尽情地汗流浃背而无后顾之忧。因此，对服装面料特别是运动服用面料的轻量、吸湿等性能提出了更高的要求。虽然天然纤维的吸湿性好、穿着舒适，但是天然纤维的轻量化率太低，没有达到能够满足运动要求的轻量性，在运动时还是会对人体产生一定的负重感。在合成纤维方面现在主要是通过中空纤维或者复合纤维后溶出的方法实现纤维的轻量化；通过与吸湿性物质共聚或共混的化学方法，或者纤维表面的粗糙化、截面异型化、多孔、中空的纤维结构的物理方法实现纤维的吸湿性，或者直接使用具有吸湿功能的聚合物。
中国专利CN1284140A公开了一种中空截面聚酰胺组合物复丝纱，该复丝纱的断面形态为C型，其空隙百分数大于15%。虽然由于聚酰胺本身的性能，该复丝纱在吸湿率以及舒适性方面很好的满足了运动面料的要求，但是聚酰胺的低成型度决定了聚酰胺单成分纱线冷却时中空率几乎达不到25%，没有明显的轻量感，对减轻衣物的负重感没有明显效果。
中国专利CN101748512A公开了一种皮芯结构的聚酯复合纤维，皮层聚合物为聚酯或者聚酰胺，芯层聚合物为碱易溶性共聚酯。虽然该纤维减量后也可具有轻量感和吸湿性，但是由于聚酯和聚酰胺相容性和纺丝温度导致的粘度差，使得聚酰胺无法得到充分拉伸，导致了纤维以及后续织物在使用聚酰胺用酸性染料染色后，洗涤坚牢度差，染色效果不佳等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以聚酰胺为鞘成分、易溶出聚酯为芯成分的芯鞘型复合纤维。该纤维在减量后可以得到轻量、吸湿性好的中空聚酰胺纤维，而且在聚酰胺用酸性染料染色后的染色效果佳、洗涤坚牢度好。本发明的纤维可以用于制备织物，经减量后的织物穿着舒适性好，特别事宜运动服用面料。
本发明的技术解决方案是：
一种芯鞘复合纤维，其中鞘成分为聚酰胺，芯成分为易溶出聚酯。该纤维中的聚酰胺的拉伸粘度M和易溶出聚酯的拉伸粘度N满足以下条件：在255℃以上的同一温度下，M－N≥0Pa.s，优选M－N≥100Pa.s。
该纤维中聚酰胺和易溶出聚酯的重量复合比优选70：30～30：70。
所述易溶出聚酯中优选含有占聚酯总量0.3～0.5wt%的间苯二甲酸-5-磺酸盐类化合物。
该纤维的横截断面上，所述鞘成分聚酰胺优选C型或者U型。
本发明还公开了一种织物，该织物中含有上述芯鞘型复合纤维。
本发明的纤维经减量后，不仅具有轻量、吸湿性好的优良特性，经染色后染色效果佳、洗涤坚牢度也好。
附图说明
图1是本发明芯鞘复合纤维的截面图。
图2是本发明芯鞘复合纤维经减量处理后的截面图。
具体实施方式
本发明的芯鞘复合纤维的芯成分由易溶出聚酯构成，鞘成分由聚酰胺构成，经过减量后可以得到中空、C型或者U型等断面形状的聚酰胺纤维。
和直接通过异型或者中空喷丝板形成的聚酰胺纤维相比，通过芯鞘复合纺丝后再溶出易溶出聚酯能够形成比较大的空隙率，达到明显的轻量效果。这是因为直接通过异型或者中空喷丝板的纺丝过程中，从喷丝板中挤出的聚合物因为膨胀作用，会在很大程度上抵消空隙的形成，因而影响最终的轻量效果。
而现有技术中使用聚酰胺和易溶出聚酯复合纺丝时，因为相容性和纺丝温度不同存在的粘度差，导致聚酰胺无法得到充分拉伸，导致了复合纤维以及后期织物在使用聚酰胺用酸性染料染色后，洗涤坚牢度差，染色效果不佳。
本发明通过设定聚酰胺的拉伸粘度M大于等于易溶出聚酯的拉伸粘度N，使得聚酰胺在复合纺丝过程中，特别是纺丝拉伸张力分配时，能够受到更多的张力拉伸，不会阻止聚酰胺的配向，使分子配向能够充分进行。得到充分拉伸的聚酰胺部分在染色后的洗涤坚牢度优良，染色效果佳。如果聚酰胺未完全配向或者仅有部分配向，会导致染色后的染料附着空间大，在后期纤维以及织物的洗涤过程中发生燃料的脱落，导致洗涤坚牢度不良。
假设聚酰胺的拉伸粘度为M，易溶出聚酯的拉伸粘度为N，则在255℃以上的同一温度下，M－N≥0Pa.s，优选M－N≥100Pa.s。
本发明的芯鞘复合纤维中聚酰胺和易溶出聚酯的重量复合比可以在公知的范围内任意变化。为了在减量后得到轻量性更优越的聚酰胺纤维，优选该重量复合比为70：30～30：70，更优选60：40～40：60。
所述聚酰胺可以是尼龙6、尼龙66或它们的改性共聚物等。
所述易溶出聚酯，主要由芳香族二元酸或其酯化物、脂肪族二元醇以及间苯二甲酸-5-磺酸盐类共聚合而成。另外，所述易溶出聚酯中还可以含有聚亚烷基二元醇共聚成分。
磺酸基团为极性亲水基团，具有吸电子效应，同时间苯二甲酸-5-磺酸盐类化合物的引入改变了聚酯分子链的规整性，有利于碱溶液的渗入和碱减量过程的进行。所述间苯二甲酸-5-磺酸盐类化合物优选占易溶出聚酯总量的0.3～0.5wt%。
但是由于磺酸盐化合物所形成的空间位阻及极性效应，会导致聚酯熔体粘度上升，影响可纺性。因此，可以在聚酯中引入柔性链段聚亚烷基二元醇，大大改善聚酯分子的刚性，提高聚酯的可纺性，同时进一步提高该聚酯的溶出性能。
所述芳香族二元酸或其酯化物优选对苯二甲酸，所述脂肪族二元醇优选乙二醇，所述聚亚烷基二元醇优选聚乙二醇。
本发明芯鞘复合纤维的横截断面上，所述鞘成分聚酰胺优选C型或者U型。
本发明还公开了一种含有上述芯鞘复合纤维的织物。使用100%上述芯鞘复合纤维制得的织物在经过减量处理后，织物的轻量率能达到30%以上。
本发明的芯鞘复合纤维可以采用现有技术中公知的纺丝方法制备得到。比如，将满足本发明粘度差的聚酰胺切片和易溶出聚酯切片以一定的重量比通过熔融、复合喷丝板喷出、纺丝、卷取，得到尼龙复合长纤维。所述重量比优选70：30～30：70，更优选60：40～40：60。
上述纺丝方法可以采用一步成型法拉伸成型，也可以采取先纺丝再进行延伸加捻加工的两步成型法。
本发明还涉及一种至少含有上述芯鞘复合纤维的织物，该织物的制备方法可以采用现有技术中公知方法。得到织物后，在适当的碱溶解条件下进行溶出性处理，可以得到轻量织物。观察减量后剩下的聚酰胺纤维，可以看到聚酰胺纤维的横截断面形态，优选聚酰胺纤维的断面形态为C型或U型。
当所述织物全部由芯鞘复合纤维制备而成时，经减量后，在优选的技术方案中织物的轻量率可以达到减量前的30%以上
减量处理时采用常规的处理工艺即可，一般是在浓度为1%～5%、浴比为100～200的NaOH溶液中进行。
正式由于本发明的芯鞘复合纤维中聚酰胺的拉伸粘度大于等于易溶出聚酯的拉伸粘度，使得纺丝过程聚酰胺得到充分拉伸，进而在减量除去易溶出聚酯后得到轻量、吸湿性好、染色效果好、染色坚牢度优良的聚酰胺纤维以及含有该纤维的织物。
本发明中涉及的参数的测试方法如下所示。
1.芯鞘复合纤维中各成分重量
（1）聚酰胺的测试方法：将芯鞘复合纤维放入1%的NaOH溶液中，浴比为1：100进行减量处理，减量完全后得到聚酰胺，干燥后称量；
（2）易溶出聚酯的测试方法：将芯鞘复合纤维按照GB-T2910.7-2009进行处理，聚酰胺全部溶解后得到易溶出聚酯，干燥后称量。
2.易溶出聚酯中间苯二甲酸-5-磺酸盐类化合物的含量
将测试方法1（2）中得到的干燥后的易溶出聚酯采用元素分析仪测定其中的硫元素含量，经换算后得到间苯二甲酸-5-磺酸盐类化合物的含量。
3.拉伸粘度
以测试方法1中分别得到的聚酰胺和易溶出聚酯为样品，使用毛细管流变仪测试255℃以上的同一温度下聚酰胺和易溶出聚酯的剪切粘度，得到相对应的零剪切时的粘度，拉伸粘度为零剪切时粘度的3倍。
4.芯鞘复合纤维断面形态
通过SEM照片，观测纤维断面形状。
5.洗涤坚牢度
通过JIS0844-2011和GB-T3921-2008标准测试。
6.织物减量率
将本发明的芯鞘复合纤维制成织物，取一定量的织物放入浓度为1%～5%、浴比为100～200的NaOH溶液中，通过减量处理，保证最终减量后样品剩余重量不再发生变化后，取出剩余织物干燥、称取重量，
减量率＝（减量前重量－减量后剩余重量）/减量前重量×100%。
7.织物轻量率
将由本发明的芯鞘复合纤维制成织物，取一定面积的织物完全减量去除易溶出聚酯，称量减量后织物的重量为M1，通过显微镜观察测量减量后织物中聚酰胺单纤维的直径；取相同直径、相同成分的聚酰胺纤维以同样的织造条件织成织物，称量相同面积该织物的重量为M2。织物轻量率的计算如下：
织物轻量率＝（M2－M1）/M2×100%。
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
将70wt%尼龙6（N6）和30wt%易溶出聚酯切片分别预结晶、干燥至水份100 ppm以下，分别投入各料仓，经各螺杆在250～300℃温度下熔融，由单独的计量泵控制其吐出量，通过由纺丝箱体控制温度在约290℃条件下的芯鞘型复合纺丝组件，纺出初生复合纤维，在侧吹风风速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1.0%。
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℃），并在第一热辊上缠绕6圈后，再经第二热辊2HR，也在上面缠绕6圈（温度为160℃），第一热辊与第二热辊间的拉伸倍率为2.50，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5000m/min，得到复合纤维66Den/36f。
在290℃分别测试尼龙6和易溶出聚酯的拉伸粘度，分别均为588Pa.s，拉伸粘度差为0Pa.s。易溶出聚酯中，间苯二甲酸-5-磺酸盐的含量为0.3wt%。用SEM观测纤维断面，尼龙6在易溶出聚酯外成U型。全部使用上述得到的芯鞘复合纤维制备得到织物，将织物在浓度为1%、浴比为150的NaOH溶液中减量25分钟，织物的减量率为31.0%，轻量率为30.1%。织物进行染色后，JIS标准和GB标准下测试洗涤坚牢度均为4～5级。
实施例2
将60wt%尼龙6（N6）和40wt%易溶出聚酯切片同实施例1进行纺丝，得到复合纤维66Den/36f。
在290℃分别测试尼龙6和易溶出聚酯的拉伸粘度，分别为688Pa.S和588Pa.S，拉伸粘度差为100Pa.S。易溶出聚酯中，间苯二甲酸-5-磺酸盐的含量为0.5wt%。用SEM观测纤维断面，尼龙6在易溶出聚酯外成C型。全部使用上述得到的芯鞘复合纤维制备得到织物，将织物在浓度为1%、浴比为150的NaOH溶液中减量30分钟，织物减量率为43.0%，轻量率为41.2%。织物进行染色后，JIS标准和GB标准下测试洗涤坚牢度均为4～5级。
实施例3
将50wt%尼龙6（N6）和50wt%易溶出聚酯切片同实施例1进行纺丝，得到复合纤维66Den/36f。
在290℃分别测试尼龙6和易溶出聚酯的拉伸粘度，分别为864Pa.S和588Pa.S，拉伸粘度差为276Pa.S。易溶出聚酯中，间苯二甲酸-5-磺酸盐的含量为0.4wt%。用SEM观测纤维断面，尼龙6在易溶出聚酯外成U型。全部使用上述得到的芯鞘复合纤维制备得到织物，将织物在浓度为1%、浴比为150的NaOH溶液中减量35分钟，织物减量率为53.3%，轻量率为51.2%。织物进行染色后，JIS标准和GB标准下测试洗涤坚牢度均为4～5级。
实施例4
将70wt%尼龙66（N66）和30wt%易溶出聚酯切片同实施例1进行纺丝，得到复合纤维66Den/36f。
在290℃分别测试尼龙66和易溶出聚酯的拉伸粘度，分别为1035Pa.S和588Pa.S，拉伸粘度差为447Pa.S。易溶出聚酯中，间苯二甲酸-5-磺酸盐的含量为0.5wt%。用SEM观测纤维断面，尼龙6在易溶出聚酯外成U型。全部使用上述得到的芯鞘复合纤维制备得到织物，将织物在浓度为1%、浴比为150的NaOH溶液中减量25分钟，织物减量率为32.1%，轻量率为31.5%。织物进行染色后，JIS标准和GB标准下测试洗涤坚牢度均为4～5级。
实施例5
将60wt%尼龙6（N6）和40wt%易溶出聚酯切片同实施例1进行纺丝，得到复合纤维66Den/36f。
在260℃分别测试尼龙6和易溶出聚酯的拉伸粘度，分别为1521Pa.S和1191Pa.S，拉伸粘度差为330Pa.S。易溶出聚酯中，间苯二甲酸-5-磺酸盐的含量为0.5wt%。用SEM观测纤维断面，尼龙6在易溶出聚酯外成C型。全部使用上述得到的芯鞘复合纤维制备得到织物，将织物在浓度为1%、浴比为150的NaOH溶液中减量30分钟，织物减量率为43.0%，轻量率为41.2%。织物进行染色后，JIS标准和GB标准下测试洗涤坚牢度均为4～5级。
实施例6
将60wt%尼龙6（N6）和40wt%易溶出聚酯切片同实施例1进行纺丝，得到复合纤维66Den/36f。
在270℃分别测试尼龙6和易溶出聚酯的拉伸粘度，分别为1248Pa.S和933Pa.S，拉伸粘度差为315Pa.S。易溶出聚酯中，间苯二甲酸-5-磺酸盐的含量为0.5wt%。用SEM观测纤维断面，尼龙6在易溶出聚酯外成C型。全部使用上述得到的芯鞘复合纤维制备得到织物，将织物在浓度为1%、浴比为150的NaOH溶液中减量30分钟，织物减量率为43.0%，轻量率为41.2%。织物进行染色后，JIS标准和GB标准下测试洗涤坚牢度均为4～5级。
实施例7
将60wt%尼龙6（N6）和40wt%易溶出聚酯切片同实施例1进行纺丝，得到复合纤维66Den/36f。
在280℃分别测试尼龙6和易溶出聚酯的拉伸粘度，分别为1035Pa.S和735Pa.S，拉伸粘度差为300Pa.S。易溶出聚酯中，间苯二甲酸-5-磺酸盐的含量为0.5wt%。用SEM观测纤维断面，尼龙6在易溶出聚酯外成C型。全部使用上述得到的芯鞘复合纤维制备得到织物，将织物在浓度为1%、浴比为150的NaOH溶液中减量30分钟，织物减量率为43.0%，轻量率为41.2%。织物进行染色后，JIS标准和GB标准下测试洗涤坚牢度均为4～5级。
比较例1
将70wt%尼龙6（N6）和30wt%易溶出聚酯切片同实施例1进行纺丝，得到复合纤维66Den/36f。
在290℃分别测试尼龙66和易溶出聚酯的拉伸粘度，分别为528Pa.S和588Pa.S，拉伸粘度差为－60Pa.S。易溶出聚酯中，间苯二甲酸-5-磺酸盐的含量为0.5wt%。用SEM观测纤维断面，尼龙6在易溶出聚酯外成C型。全部使用上述得到的芯鞘复合纤维制备得到织物，将织物在浓度为1%、浴比为150的NaOH溶液中减量25分钟，织物减量率为32.2%，轻量率为31.5%。织物进行染色后，JIS标准下测试洗涤坚牢度为1～2级，GB标准下测试洗涤坚牢度为1级。

Claims (6)

1.一种芯鞘复合纤维，其中鞘成分为聚酰胺，芯成分为易溶出聚酯，其特征在于：该纤维中的聚酰胺的拉伸粘度M和易溶出聚酯的拉伸粘度N满足以下条件：在255℃以上的同一温度下，M－N≥0Pa.s。
2.根据权利要求1所述的芯鞘复合纤维，其特征在于：在255℃以上的同一温度下，M－N≥100Pa.s。
3.根据权利要求1或2所述的芯鞘复合纤维，其特征在于：该纤维中聚酰胺和易溶出聚酯的重量复合比为70：30～30：70。
4.根据权利要求1或2所述的芯鞘复合纤维，其特征在于：所述易溶出聚酯中含有占聚酯总量0.3～0.5wt%的间苯二甲酸-5-磺酸盐。
5.根据权利要求1或2所述的复合纤维，其特征在于：该纤维的横截断面上，所述鞘成分聚酰胺为C型或者U型。
6.一种织物，其特征在于：该织物中含有权利要求1所述的芯鞘复合纤维。
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