CN1088125C - 具有兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维 - Google Patents

具有兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维 Download PDF

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Abstract

提供具有极良好的兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维。是表面具有凹凸形状的丙烯酸类合成纤维，在凹凸是纤维断面的外圆的中心线平均粗糙度处于0.01～0.13μm范围的纤维表面附着有机聚硅氧烷的丙烯酸类合成纤维上能够最大限度地发挥由硅氧烷处理产生的效果，能够作为具有极良好的兽毛样手感的纤维，通过调节在纺丝原液中添加的添加剂的种类、数量使纤维表面的凹凸大小在上述的范围内，能够选择纤维外观有无光泽，只要表面凹凸的大小在上述的范围内，纤维的断面形状是圆形、扁平比是10以下的扁平或者椭圆断面，就能得到具有极良好的兽毛样手感的纤维。

Description

具有兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维
本发明是关于有耐久性、并且具有极良好的兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维，更详细地说，是关于能任意选择外观的光泽和有无纤维的染色、而且具有良好的兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维。
丙烯酸类合成纤维，其手感好并容易精加工，迄今，被认为在合成纤维中作为最具有兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维，在假想的天然毛皮的毛皮、海豹皮等人造品领域以及长毛绒领域中广泛使用。但是，这种丙烯酸类合成纤维，与天然的兽毛相比，在手感方面，存在所谓的滑溜感不足，为了解决此缺点，迄今正在尝试种种方法。
到目前为止，为了使合成纤维的表面平滑化、改进成兽毛样手感，使用像有机聚硅氧烷的硅氧烷作为处理剂，是众所周知的。例如，在特公昭48-17514中，公开了利用氨基改性硅氧烷和聚环氧化物、环氧改性聚硅氧烷和胺化合物、以及环氧改性硅氧烷和氨基改性硅氧烷等的组合进行处理。进而，在此以后，在特公昭51-37996、特公昭53-19715、特公昭53-19716中，也公开了以上述方法作为基本的改良方法和处理剂。
但是，即使是象上述的以往方法，也未必能得到充分的兽毛样手感。
因此，本发明使用上述那样的硅氧烷处理，使表面平滑，形成良好的兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维，提供具有比以往更优秀的兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维。
本发明人为了达到上述的目的，进行了深入研究，结果发现，着眼于进行硅氧烷处理时的纤维表面的凹凸大小，认识到表面凹凸对手感产生极大的影响，通过限定表面凹凸大小的范围，能够得到更良好的兽毛样手感的纤维。
也就是说，本发明是具有兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维，是表面具有凹凸形状的丙烯酸类合成纤维，其特征在于，在纤维的表面凹凸处于纤维断面的外圆的中心线平均粗造度是0.01～0.13μm范围的纤维表面附着有机聚硅氧烷。若表面的凹凸形状是0.01～0.13μm范围内，不管有无染色，都具有良好的兽毛样手感。
在纤维的表面凹凸处于纤维断面的外圆的中心线平均粗造度是0.01～0.13μm范围内的纤维中，纤维的断面形状，以圆形或以(长轴/短轴)表示的断面扁平比(以下，简称为扁平比)最好是10以下的扁平或者是椭圆。若扁平比是10以上，就没有所谓的身骨，兽毛样手感是不令人满意的。
另外，作为在本发明称之为纤维的表面凹凸大小的纤维断面的外圆中心线平均粗造度，是按照以下的方法得到的值。
即，使用3维表面粗造度解析装置(3维SEM)，像以下那样，求出沿垂直于纤维长度方向的断面外圆的线的中心线平均粗造度。
测定机使用エリオニクス(ERIONICS)(株)制造的3维SEM(ERA-8000)，以4000倍的倍率测定表面凹凸。通过这种解析，可以清楚在纤维表面中的X轴、Y轴和Z轴方向的3维凹凸形状。在此，在Y轴方向是纤维的长度方向、X轴是垂直于纤维的长度方向的方向中，沿纤维断面的外圆方向，而Z轴方向是沿垂直于上述纤维长度方在和纤维断面的外圆方向的两方向的纤维表面的凹凸高的方向。在本发明中，将上述X-Z平面上的纤维断面的外圆线称为沿垂直于纤维长度方向的断面外圆的线。该线可以在长度方向的不同位置任意取得。该线是例如图1～图8所示那样的。在这些图中，X轴是沿垂直于纤维长度方向的纤维断面的外圆的方向，Z轴是纤维表面的凹凸高的方向。另外，所谓中心线平均粗造度，是指在图示的线(断面曲线)中，按JIS-B0601定义的中心线平均粗造度。
该线的长度最低为10μm，在纤维长度方向从位置不同的外圆取10根以上的线，以这些线的中心线平均粗造度的平均值作为纤维表面的表面凹凸大小。
按照上述JIS-B0601定义的中心线平均粗造度(Ra)是指，从粗造度曲线沿其中心线方向取测定长度l的部分，以该选取部分的中心线作为X轴，以纵倍率的方向作为Y轴，以y＝f(x)表示粗造度曲线，以y＝g(x)作为中心线的表达式时，以μm表示的按照下式求出的值。 R a = 1 l ∫ 0 l | f ( x ) - g ( x ) | dx
在此，上述粗造度曲线是指从断面曲线将比规定波长长的表面波形成分切断的曲线，其中心线是指引平行于粗造度曲线的直线时，以该直线和粗造度曲线包围的面积在该直线的两侧相等的直线，上述粗造度曲线的平均线是指，在粗造度曲线的选取部分中，具有被测定面的几何学形状的直线或者曲线，而且是从该线至粗造度曲线的偏差的平方和为最小地设定的线。
即，本发明要使硅氧烷处理前的纤维的上述中心线平均粗造度成为0.01～0.13μm的范围。不到0.01μm时，在进行硅氧烷处理时，纤维表面的凹凸过小，因此有发粘的触感，不能说是令人满意的手感。若超过0.13μm，则表面凹凸过大，因而即使进行硅氧烷处理，也残留粗疏触感，还不能说是兽毛样手感。另外，在手感这点上，较好是0.05～0.13μm的范围，最好可以是0.05～0.10μm的范围。如果是上述的范围，就可得到是干手感、而且柔软的极良好兽毛样的手感。
一般，在丙烯酸系合成纤维的制造中，在纺丝原液中添加乙酸乙烯树脂、乙酸纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯等各种有机类添加剂，或者TiO2、Sb2O3、Sb2O5、Al(OH)3等各种无机类添加剂，进行白度、光泽等调节。另外，在纺丝原液中添加碳黑等颜料或者各种染料，进行染色、色度的调节。进而，在一般的湿式纺丝法中，可以利用凝固浴的溶剂浓度、温度等调整表面凹凸。利用这些添加剂等的作用，或者利用纺丝法可以制造具有各样大小的表面凹凸的纤维，但通过将该表面凹凸的大小限定在上述范围内，能更发挥由硅氧烷处理产生的效果，得到极良好的兽毛样手感的纤维。
只要上述纤维的表面凹凸是上述的范围，在制造纤维时，就可以使用任何的添加剂、颜料、染料和纺丝法。即，纤维的表面凹凸大小是上述的范围内，只需选择添加剂等，进行调整白度、光泽、色调即可。在该表面凹凸的大小是上述范围的纤维表面进行硅氧烷处理，就得到作为本发明目的的极良好兽毛样手感的纤维。
进而，为了使纤维的断面形状形成圆形或者扁平比是10以下扁平或椭圆形，只需使用圆孔喷嘴或者长轴/短轴的比是10以下程度的扁平或椭圆的异形断面喷嘴即可。在断面形状是圆形或者扁平比是10以下的扁平或椭圆纤维的场合，绒毛具有适度的身骨、柔软感，成为令人满意的手感，但扁平比在10以上时，绒毛成为无身骨的手感，还不能说是令人满意的手感。
在制造本发明的丙烯酸类合成纤维时，例如在有机溶剂中溶解丙烯腈30～70重量％、与含有至少一种能与丙烯腈共聚的其他乙烯树脂单体70～30重量％的丙烯酸类共聚物形成的纺丝原液中，根据作为目的的白度、光泽、色调等，添加各种添加剂，进行纺丝。此时，调整纺丝法、添加剂种类、添加量，以使纤维表面的凹凸大小成为上述的范围。
一般来说，若添加量多，纤维表面的凹凸大小就变大，但粒径小的无机粒子对所制造的纤维表面的影响较小，能够容易使表面凹凸的大小达到上述的范围内。即，在粒径小的无机粒子的场合，即使为提高白度而增加添加量，也能将表面凹凸的大小抑制成较小，使中心线平均粗造度达到0.13μm以下。例如，对提高白度是合适的添加剂的TiO2，粒径较小，对纤维表面的影响也较小。因此，根据作为目的的白度，变化添加量时，能够容易使表面凹凸的大小达到上述的范围。
作为能与上述丙烯腈共聚的乙烯单体，可举出氯乙烯、偏氯乙烯、溴乙烯、偏溴乙烯；丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯；丙烯酸酰胺、甲基丙烯酸酰胺、或者它们的单体或二烷基取代物；苯乙烯或者苯乙烯的α、β取代物；乙烯基乙酸酯；乙烯吡咯烷酮、乙烯吡啶或者它们的烷基取代物；丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、对苯乙烯基磺酸、2-丙烯酸酰胺-2-甲丙基磺酸、对甲基丙烯酰羟基苯磺酸、甲基丙烯酰羟丙基磺酸或者它们的金属盐或胺盐等。
上述丙烯酸类共聚物，作为聚合引发剂可以使用已知的化合物，例如过氧化合物类化合物、偶氮类化合物、或者各种氧化还原类化合物，采用通常的乙烯聚合法来制造。将该丙烯酸类共聚物溶解在有机溶剂，例如丙酮、乙腈、二甲替甲酰胺、二甲替乙酰胺、二甲亚砜等中形成纺丝液。再者，根据需要，可以添加在防锈、防止染色、耐候性等方面有某种效果的稳定剂等。另外，也可以添加用于调整白度、光泽的TiO2等添加剂，但需要调整添加量，以使纤维表面的凹凸成为上述的范围。
丙烯酸类合成纤维的纤度，是1～30旦，最好是3～20旦。低于1旦时，成为没有身骨的手感，若超过30旦，则反而过于有身骨，成为粗疏触感。
接着，在具有像上述大小的表面凹凸的丙烯酸类合成纤维的表面附着有机聚硅氧烷，得到具有作为目的的兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维。
作为上述的有机聚硅氧烷，最好使用从二甲基聚硅氧烷、氨基改性硅氧烷、环氧改性硅氧烷及羧基改性硅氧烷中选择的至少一种。
象上述的有机聚硅氧烷，以处理液的形式附着在纤维表面，在进行有机聚硅氧烷的处理液附着后，为了更发挥其柔软效果，最好在80℃以上的温度进行热处理。该热处理温度更好是90℃以上，最好是100℃以上。
以上述有机聚硅氧烷作为主体的处理，为了调节其粘度，以及得到对随时间经过的稳定性，使用表面活性剂，最好是将有机聚硅氧烷在水中进行乳化。对于这种处理液来说，由于在纤维制造过程中，为了要受到热和机械的应变，有机聚硅氧烷的乳化液必须具有不会由此受到破坏的稳定性。进而，该乳化状处理液，为了增加与纤维的亲和性，其粘度最好在500cp(在25℃)以下。
相对于纤维重量，有机聚硅氧烷在丙烯酸类合成纤维表面的附着量是0.01～0.7重量％，最好是0.03～0.5重量％。低于0.01重量％时，滑溜感弱，不能说是兽毛样手感。若超过0.7重量％，就产生发粘感，不能说是良好的手感。由于附着这种有机硅氧烷，中心线平均粗造度变小0.05μm以下。
如上所述，本发明的丙烯酸类合成纤维，是在表面附着有机聚硅氧烷以赋予兽毛手感。对于此，通过使附着有机聚硅氧烷的纤维的表面凹凸大小达到规定的范围内，最大限度地发挥由硅氧烷(有机聚硅氧烷)处理产生的效果，能够制成具有极高的兽毛样手感的纤维。另外，通过调节在纺丝原液中添加的添加剂的种类、数量，使纤维表面凹凸大小在该范围内，这样对于纤维外观，能够选择有无光泽。
进而，表面凹凸的大小处于上述的范围内，而且纤维的断面形状是圆形、或者扁平比是10以下的扁平或者是椭圆断面时，得到极良好的兽毛手感的纤维。
对附图的简要说明如下：
图1是用3维表面粗造度解析装置解析实施例1的纤维断面的外圆一部分的形状的曲线图。
图2是用3维表面粗造度解析装置解析实施例2的纤维断面的外圆一部分的形状的曲线图。
图3是用3维表面粗造度解析装置解析实施例3的纤维断面的外圆一部分的形状的曲线图。
图4是用3维表面粗造度解析装置解析实施例4的纤维断面的外圆一部分的形状的曲线图。
图5是用3维表面粗造度解析装置解析实施例5的纤维断面的外圆一部分的形状的曲线图。
图6是用3维表面粗造度解析装置解析实施例6的纤维断面的外圆一部分的形状的曲线图。
图7是用3维表面粗造度解析装置解析比较例1的纤维断面的外圆一部分的形状的曲线图。
图8是用3维表面粗造度解析装置解析比较例2的纤维断面的外圆一部分的形状的曲线图。
以下，描述本发明的实施例，但这些实施例并不是对本发明的任何限制。再者，在描述实施例之前，为了清楚作为本发明目的的效果，说明纤维的兽毛样手感的评价方法。
兽毛样手感评价方法：官能评价
从触感的观点，使用短纤维和起绒织物，由5名判定者进行官能评价，具有极接近兽毛的手感者作为“5”，具有接近兽毛的手感者作为“4”，具有柔软手感者作为“3”，比这稍低劣者作为“2”，比这更低劣者作为“1”，进行5个等级评价。
实施例1
将丙烯腈49.5重量份数、氯乙烯50重量份数、苯乙烯磺酸钠0.5重量份数组成的共聚物(以下称为“共聚物A”)100重量份数溶解在丙酮250重量份数中，形成纺丝原液(A)。在该纺丝原液中添加相对于聚合物A的1重量％乙酸纤维素后，通过扁平比为5的椭圆喷嘴，在25℃的35％丙酮水溶液中纺丝，然后，经过水洗、干燥、拉伸、热处理，得到总延伸倍率为7倍的丙烯酸类合成纤维。用3维表面粗造度解析装置(3维SEM)分析该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度是0.018μm。接着，将上述纤维丝条浸渍在将粘度400cp、氨基当量2000的氨基改性硅氧烷2重量％和非离子性乳化剂(聚氧乙烯烷基醚)2重量％乳化的水性乳化液中(氨基改性硅氧烷附着量0.3％(按织物重量))，此后，进行热处理(120℃，1分钟)，得到扁平比5的椭圆、最终纤度6旦的经硅氧烷处理的纤维。
实施例2
在和实施例1相同的纺丝原液(A)中，相对于共聚物A，添加0.2重量％TiO2，采用和实施例1相同的方法纺丝。该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度是0.012μm。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理。
实施例3
在实施例1的纺丝原液(A)中，相对于共聚物A，添加1重量％TiO2、3重量％氢氧化铝，采用和实施例1相同的方法纺丝。该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度是0.056μm。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理。
实施例4
在实施例1的纺丝原液(A)中，相对于共聚物A，添加7重量％乙酸纤维素，采用和实施例1相同的方法纺丝。该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度是0.12μm。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理。
实施例5
在实施例1的纺丝原液(A)中，相对于共聚物A，添加0.2重量％TiO2、2重量％碳黑，采用和实施例1相同的方法纺丝。该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度是0.035μm。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理。
实施例6
在实施例1的纺丝原液(A)中，相对于共聚物A，添加1重量％TiO2、3重量％氢氧化铝、2重量％碳黑，采用和实施例1相同的方法纺丝。该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度是0.061μm。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理。
实施例7
在实施例1的纺丝原液(A)中，相对于共聚物A，添加3重量％乙酸纤维素、1重量％TiO2，采用和实施例1相同的方法纺丝。该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度是0.074μm。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理。
实施例8
在实施例1的纺丝原液(A)中，相对于共聚物A，添加3重量％乙酸纤维素、1重量％氢氧化铝，采用和实施例1相同的方法纺丝。该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度是0.092μm。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理。
比较例1
采用和实施例1相同的方法将实施例1的纺丝原液(A)纺丝。该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度的平均值是0.008μm。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理。
比较例2
在实施例1的纺丝原液(A)中，相对于共聚物A，添加10重量％乙酸纤维素、5重量％氢氧化铝，采用和实施例1相同的方法纺丝。该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度是0.15μm。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理。
比较例3
在实施例1的纺丝原液(A)中，相对于共聚物A，添加10重量％乙酸纤维素、5重量％氢氧化铝、2重量％碳黑，采用和实施例1相同的方法纺丝。该纤维的断面外圆的中心线平均粗造度是0.17μm。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理。
对以上的实施例、比较例得到的丙烯酸类合成纤维，测定硅氧烷处理前后的纤维断面外圆的中心线平均粗造度，并且评价硅氧烷处理后的手感、外观，结果示于表1中。
另外，使用3维表面粗造度解析装置(3维SEM)解析实施例1～6和比较例1、2的合成纤维断面的外圆一部分的形状的曲线示于图1～8中。
再者，在全部图1～图8中，X轴表示在垂直于纤维长度方向的断面的外圆中的任意25μm宽的连续位置，Z轴表示上述连续位置上的凹凸高度。
表1.纤维断面的外圆的中心线平均粗造度和手感/外观的关系
纤维断面的外圆的中心线平均粗造度(μm)  手感 外观
实施例1              0.018    3 有光泽
实施例2              0.012    3 有光泽
实施例3              0.056    5 无光泽
实施例4              0.12    4 无光泽
实施例5              0.035    3 有光泽
实施例6              0.061    5 无光泽
实施例7              0.074    5 无光泽
实施例8              0.092    5 无光泽
比较例1              0.008    2 有光泽
比较例2              0.15    2 无光泽
比较例3              0.17    1 无光泽
实施例1～8的合成纤维显示极类似兽毛的手感，与此相对，比较例1的合成纤维，虽然有滑溜感，但有发粘感，还不能说是令人满意的手感。并且，比较例2、3的纤维有粗疏感，不是兽毛样手感。
接着，为了评价纤维的断面形状和手感的关系，在实施例1～8、比较例1～3中，变化喷嘴形状进行纺丝，对所得到的纤维进行评价。
实施例9
在250重量份数二甲替甲酰胺(DMF)中溶解100重量份数共聚物A，形成纺丝原液(B)。向该纺丝原液(B)中添加和实施例1～8相同的添加剂后，通过圆孔喷嘴在20℃的50％DMF水溶液中纺丝，然后，经过水洗、干燥、拉伸、热处理，得到总延伸倍率是6倍的丙烯酸类合成纤维。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理，得到是圆形断面、最终纤度是6旦的8种纤维。
实施例10
在250重量份数二甲替甲酰胺(DMF)中溶解丙烯腈50重量份数、偏氯乙烯49重量份数、苯乙烯磺酸钠1重量份数组成的共聚物(以下，称为“共聚物B”)100重量份数，形成纺丝原液(C)。向该纺丝原液(C)中添加和实施例1相同的添加剂后，通过扁平比是5的扁平喷嘴，在20℃的50％DMF水溶液中纺丝，然后，经过水洗、干燥、拉伸、热处理，得到总延伸倍率是6倍的丙烯酸类合成纤维。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理，得到扁平比是5的扁平断面、最终纤度是6旦的8种纤维。
实施例11
在250重量份数二甲替乙酰胺(DMAc)中溶解100重量份数的共聚物B，形成纺丝原液(D)。向该纺丝原液(D)中添加和实施例1相同的添加剂后，通过圆孔喷嘴，在20℃的50％DMAc水溶液中纺丝，然后，经过水洗、干燥、拉伸、热处理，得到总延伸倍率是6倍的丙烯酸类合成纤维。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理，得到是圆形断面、最终纤度是6旦的8种纤维。
实施例12
在和实施例1-8相同的纺丝原液(A)中，添加和实施例1-8相同的添加剂后，通过圆形喷嘴，在25℃的35％丙酮水溶液中纺丝，然后，经过水洗、干燥、拉伸、热处理，得到总延伸倍率是7倍的丙烯酸类合成纤维。接着，采用和实施例1相同的方法进行硅氧烷处理，得到扁平比是3的扁平断面、最终纤度是6旦的8种纤维。
实施例13
在纺丝原液(A)中，添加和实施例1-8相同的添加剂后，通过扁平比是5的扁平喷嘴，采用和实施例10相同的方法纺丝，进行硅氧烷处理，得到扁平比是8的扁平断面、最终纤度是6旦的8种纤维。
实施例14
在纺丝原液(A)中，添加和实施例1-8相同的添加剂后，通过扁平比是8的扁平喷嘴，采用和实施例10相同的方法纺丝，进行硅氧烷处理，得到扁平比是10的扁平断面、最终纤度是6旦的8种纤维。
实施例15
在纺丝原液(A)中，添加和实施例1～8相同的添加剂后，通过扁平比是10的扁平喷嘴，采用和实施例10相同的方法纺丝，进行硅氧烷处理，得到扁平比是10的扁平断面、最终纤度是6旦的8种纤维。
比较例4
在纺丝原液(A)中，添加和实施例1～8相同的添加剂后，通过扁平比是12的扁平喷嘴，采用和实施例10相同的方法纺丝，进行硅氧烷处理，得到扁平比是12的扁平断面、最终纤度是6旦的8种纤维。
关于以上的实施例、比较例的合成纤维，进行手感评价，实施例9～15的纤维，无论使用实施例1～8的那样的添加剂，都显示极类似兽毛的手感，与此相对，比较例4的纤维，虽然有滑溜感，但是无身骨的手感。

Claims (4)

1.具有兽毛样手感的丙烯酸类合成纤维，特征在于所述纤维是通过将有机聚硅氧烷附着于表面具有凹凸形状的丙烯酸类纤维的表面上形成的，并且在附着有机聚硅氧烷之前，纤维断面的外圆中心线平均粗造度处于0.01～0.13μm的范围内。
2.权利要求1所述的丙烯酸类合成纤维，其中，丙烯酸类合成纤维用染料和/或颜料进行原液染色。
3.权利要求1或2所述的丙烯酸类合成纤维，其中，纤维的断面形状是圆形。
4.权利要求1或2所述的丙烯酸类合成纤维，其中，纤维的断面形状是扁平或椭圆的，以长轴/短轴表示的断面扁平比是10以下。
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