CN1440469A - 用于起绒经编针织物的海岛型复合纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及海岛型复合纤维及其制备方法。根据本发明，以碱溶液共聚酯为海组分，以主要由超过90摩尔％的对苯二甲酸乙二酯构成的聚酯为岛组分，通过直接纺丝拉伸制备用于起绒经编物的海岛型复合纤维，其特征在于：将剪切速率9,000(1/s)时岛组分聚合物与海组分聚合物之间的熔体粘度的差值(ΔMV9,000)控制在剪切速率500(1/s)时岛组分聚合物与海组分聚合物之间的熔体粘度的差值(ΔMV500)的20－70％。根据本发明的海岛型复合纤维，其特征在于：剪切速率9,000(1/s)时的海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度(ΔMV9,000)是剪切速率500(1/s)时的海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度(ΔMV500)的20－60％。本发明的纱在溶解海组分或者起绒过程中，纱的物理性能的下降减至最小，由此可制得外观和手感较好的起绒经编针织物。

Description

用于起绒经编针织物的海岛型复合纤维及其制备方法
                             技术领域
本发明涉及用于经编的海岛型复合纤维及其制备方法。更具体地说，本发明涉及用于经编的海岛型复合纤维及其制备方法，由于在溶解了海组分后纱(岛组分)具有极好的物理性能，它能改善作为最终产品的起绒经编物的质量。
                             背景技术
在使用海岛型复合纤维制备经编物的经编工艺中，因为编织速度较快，因此对纱的质量、特别是对纱的光滑性能有很高的要求。
另外，制备经编物的后处理工序需要大量复杂的步骤，如减量、起绒、染色等，这需要适宜地控制纱的海组分的溶解性、截面成形性和起绒性。
具体地说，为了增强起绒经编物的手感和起绒性，在溶解海组分时控制各个海组分及岛组分的熔体粘度以改善海组分或岛组分的成形性是非常重要的。
以碱溶性聚合物为海组分，以成纤聚合物为岛组分，并通过共轭纺丝将它们纺成海岛型，以制得海岛型复合纤维，这种方法主要用来制备细纤度纤维。
或者，在制得海岛型复合纤维后，用碱溶液处理海岛型复合纤维以溶解碱溶性聚合物的海组分，这样制备仅由岛组分组成的细纤度纤维。
用海岛型复合纤维制备细纤度纤维的方法，其优点是：与直接纺丝制成细纤度纤维的方法相比，能得到纺丝和拉伸加工性极好的细纤度纤维，但它需要在机织或针织后的处理过程中使用有机溶剂溶解或除去海组分聚合物的工序。
通常，作为经编使用的用于海岛型复合纤维的海组分的聚合物，主要是碱溶性共聚酯。这是因为，可用碱溶液和广泛应用于普通聚酯纤维的减量加工的减量设施来溶解海组分，而不必使用特殊装置和回收成本较高的有机溶剂。
如果岛组分聚合物是尼龙，则在溶解海组分时，溶解速度不是那么重要，因为尼龙被碱溶液浸透的程度较低。然而，如果岛组分是聚酯，则在海组分的溶解速度较低时，因为聚酯不耐碱，在海组分完全溶解之前岛组分已被浸透，导致溶解后纱的物理性能急剧下降。结果，起绒性变差，难以得到具有理想外观和手感的最终产品。
另一方面，如果海组分的溶解速度较快，可避免上述问题的产生，并可降低碱浓度、溶解温度及减少溶解时间，由此可降低溶解成本，提高产率。
为了提高海组分的溶解速度，应增加共聚化合物的定重。但是，如果共聚化合物的定重过分增加，则在增加溶解性的同时海组分变成没有熔点只有软化点的非晶态聚合物，会使纺丝变得困难。
制备用于海岛型复合纤维的碱溶性聚酯的现有技术包括以下方法：1)在聚酯聚合过程中共聚合二甲基-5-磺基异酞酸钠盐(以下称为“DMIS”)或低分子量的聚亚烷基二醇(以下称为“PAG”)的方法；2)混合聚酯和高分子量PAG的方法；以及3)混合聚酯聚合物和高分子量PAG的方法。
通过纺丝、拉伸和假捻上述碱溶性聚酯为海组分、普通聚酯为岛组分以制备海岛型复合纤维时，纱的平滑性下降且编织性能变差。
更具体地说，由于假捻的纱是膨松的，故在高速经编中的编织性能下降。另外，由于纱的热收缩性能较差，起绒性下降，而且在经编后接着的起绒过程中，起绒经编针织物的外观和质量变差。
                             发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种海岛型复合纤维，因为其纱的性能(以下称为“平滑性”)，故特别适用作经编织物用纱，使用其，由于纱与经编机织针之间的摩擦很小以及极好的海组分的溶解性，使用这种纱的过程通过性能变好。
本发明的另一个目的是提供特别适于经编用纱的海岛型复合纤维的加工法。
为了达到上述目的，根据本发明提供了一种制备用于起绒经编针织物的海岛型复合纤维的方法，以碱溶性共聚酯为海组分，以主要由超过90mole％的对苯二甲酸乙二酯构成的聚酯为岛组分，通过直接纺丝拉伸来制备用于经编的海岛型复合纤维，该方法有以下特征：剪切速率9,000(1/s)时的岛组分聚合物与海组分聚合物之间的熔体粘度的差值(ΔMV9,000)为剪切速率500(1/s)时的岛组分与海组分之间熔体粘度的差值(ΔMV500)的20-70％。
另外，根据本发明提供了一种用于起绒经编针织物的海岛型复合纤维，它是以碱溶性共聚酯为海组分，以主要由超过90mole％的对苯二甲酸乙二酯构成的聚酯为岛组分，通过直接纺丝拉伸制备的海岛型复合纤维，该海岛型复合纤维有以下特征：剪切速率9,000(1/s)时的海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度(ΔMV9,000)为剪切速率500(1/s)时的海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度(ΔMV500)的20-60％。
以下，将详细描述本发明的较佳实施方式。
首先，在本发明中，以碱溶性共聚酯为海组分，以主要由超过90mole％的对苯二甲酸乙二酯构成的聚酯为岛组分，并用常用的共轭纺丝喷丝头1进行共轭纺丝。
在本发明中，可通过适宜地调节海组分和岛组分的熔体粘度来改善复合纤维起绒性和截面成形性。
通常，在纺丝过程中由挤出机将压力施加在喷丝头上会使纤维产生剪切流，挤出机的流速和剪切速率很低，而在喷丝头中则很高。与这种剪切速率相应的剪切应力称为熔体粘度(MV)，它随聚合物性质的不同而不同。
但是，对于由共轭纺丝两种以上的聚合物制备海岛型复合纤维，由于海组分和岛组分的熔体粘度各不相同，所以它们的剪切应力不同，结果影响了复合纤维的海岛成形性及纱的物理性能。
因此，为了得到所需均匀的海岛截面成形和使用要求的物理性能，需要选择具有适宜熔体粘度的海岛组分聚合物。
具体地说，对起绒经编产品，为了显示细纱的起绒性以及外观和手感，用于海岛型复合纤维的聚合物要保持它们适度的相对粘度，而不是它们的熔体粘度。
在本发明中，剪切速率9,000(1/s)时的岛组分聚合物与海组分聚合物之间的熔体粘度的差值(以下称为：“ΔMV9,000”)为剪切速率500(1/s)时的岛组分与海组分之间的熔体粘度的差值(以下称为：“ΔMV500”)的20-70％。即，在喷丝头处的ΔMV的值应小于挤出机处的ΔMV值。
换言之，由于剪切速率的增加而导致岛组分聚合物和海组分聚合物之间的熔体粘度的差值(ΔMV)。否则，岛组分的取向性下降，而因为难以充分拉伸使得编织性能下降，而且在经编中起绒纤维会相互缠绕。
图3是随剪切速率的增加，ΔMV变化的示意图。在图3中，可发现随着剪切速率的增加，岛组分和海组分之间熔体粘度的差值逐步减小。
另外，较佳的是剪切速率500-9,000(1/s)时的海组分的熔体粘度(以下称为“MVs”)低于岛组分的熔体粘度(以下称为“MVi”)(MVs≤MVi)。图2是各组分的熔体粘度和剪切速率之间关系的示意图。
如果海组分的熔体粘度(MVs)大于岛组分聚合物的熔体粘度(MVi)，则海岛型复合纤维的截面可能难以成形。这导致了岛组分数量的下降或者破坏了岛组分的均匀成形性，并使经编起绒过程中的起绒性变差，难以展示最终产品的外观和手感。
而且，较佳的是海组分和岛组分之间熔体粘度的差值(以下称为“ΔMV”)小于1,000泊。如果海组分和岛组分之间熔体粘度的差值(ΔMV)大于1,000泊，则在纺丝过程中岛组分会相互粘合，形成即使溶解后岛组分也不分离的不分离纤维。结果会使经编起绒中纤维的起绒状态不均匀、外观不清晰、光学效果减弱且手感粗糙。
此外，较佳的是剪切速率500(1/s)时本发明的岛组分聚合物的熔体粘度(MVi)为850-1400泊，剪切速率9,000(1/s)时为300-700泊。如果岛组分的熔体粘度太低，则可能形成不了岛组分或其数量太少。相反，如果岛组分的熔体粘度太高，则岛组分会相互粘合并使复合纤维的截面成形性变差，难以得到外观和手感较好的起绒经编物。
此外，较佳的是剪切速率500(1/s)时本发明的海组分聚合物的熔体粘度(MVi)为350-850泊，剪切速率9,000(1/s)时为150-300泊。如果海组分的熔体粘度太低，则在纺丝时海组分会相互粘合，而不能保持岛组分的截面成形性。相反，如果海组分的熔体粘度太高，则限制了岛组分的截面成形，减少了岛组分的数量或使其厚度不均匀，使得复合纤维的截面成形性变差。结果会使经编起绒中纤维的起绒状态不均匀、外观不清晰、光学效果减弱且手感粗糙。
通过适度控制聚合的温度、聚合管的压力、聚合持续的时间、共聚物的种类及定重等，可调节海组分聚合物和岛组分聚合物的熔体粘度。
作为调整海组分聚合物的熔体粘度的例子，可将3-15摩尔DIMS与聚对苯二甲酸乙二酯共聚，并向其中加入数均分子量超过8,000的4-20重量％聚乙二醇。
接着，在本发明中，在牵伸纱经过第一导丝轮2和第二导丝轮3之间时进行拉伸并卷绕在卷绕机4上，制得海岛型复合纤维。换言之，在本发明中，通过在同一工序中进行纺丝和拉伸的直接纺丝拉伸来制备海岛型复合纤维。
与通过纺丝拉伸假捻制备膨松的海岛型复合纤维的方法相比，本发明能制备具有平滑性能的纱，所以更有利于高速经编。
通过直接纺丝拉伸的方法制备和卷绕的本发明的用于经编的海岛型复合纤维(长丝)，剪切速率9,000(1/s)时的熔体粘度(MV9,000)是剪切速率500(1/s)时的熔体粘度(MV500)的20-60％。
如果剪切速率9,000(1/s)时的熔体粘度(MV9,000)的值小于剪切速率500(1/s)时的熔体粘度(MV500)的20％，则在纺丝中持续时间变长或者产生碳化现象，这样不能使岛组分成形或者由于弯曲纱而形成不均匀的岛组分。相反，如果剪切速率9,000(1/s)时的熔体粘度(MV9,000)的值大于剪切速率500(1/s)时的熔体粘度(MV500)的60％，则在纺丝喷丝头中海组分聚合物的流动性变强，这样更会阻止岛组分的截面成形。由此，难以展示经编物的外观和手感。
此外，较佳的是剪切速率500(1/s)时本发明的海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度为350-1400泊，剪切速率9,000(1/s)时为150-700泊。如果熔体粘度太低或太高，则会使海组分不能成形或者形成不均匀的岛组分。由此，难以展示经编物的外观和手感。
在本发明中，用以下方法评价熔体粘度、海组分及岛组分的截面成形性能和起绒性能。
·熔体粘度
使用INSTRON的毛细管流变仪(规格：L＝25.38mm，D＝0.762mm，L/D＝33.31)将剪切应力施加于试样(切片)上，测量随剪切速率变化时海组分聚合物及岛组分聚合物的熔体粘度。此时，聚合物的熔体粘度是在290℃，剪切速率在500(1/s)-9,000(1/s)范围内持续变化，在真空状态下将岛组分聚合物(切片)和海组分聚合物(切片)在150℃干燥5小时。
同时，使用INSTRON的毛细管流变仪(规格：L＝25.38mm，D＝0.762mm，L/D＝33.31)将剪切应力施加于试样〔1cm长的海岛型复合纤维(长丝)〕上，测量随剪切速率变化时海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度。此时，试样〔海岛型复合纤维(长丝)〕的熔体粘度是在290℃，剪切速率在50(1/s)-9,000(1/s)范围内持续变化，并在真空状态下将试样〔海岛型复合纤维(长丝)〕在150℃干燥1小时。
·海岛截面成形性能
取样复合纤维截面制备500个试样，并用显微镜观察和评价该截面成形的均匀性和分离状态。具体地说，如果该截面成形是均匀的且未分离的岛组分数小于2，则成形性能为极好，如果该截面成形是不均匀的且未分离的岛组分数小于2，则成形性能为好，如果该截面成形是不均匀的且未分离的岛组分数是3-4，则成形性能为一般，如果未分离的岛组分数大于5，则成形性能为差。
·起绒性能
通过对起绒经编针织物染色然后观察每平方米出现的缺陷部分(例如：起绒纤维凝聚、起绒纤维脱落等)的数量来评价起绒性能。具体地说，如果每平方米出现缺陷部分的数量小于2，则起绒性能为极好。如果每平方米出现缺陷部分的数量为3，则起绒性能为好。如果每平方米出现缺陷部分的数量为4-6，则起绒性能为一般。如果每平方米出现缺陷部分的数量大于7，则起绒性能为差。
                              附图说明
结合附图，以下详细的描述将使本发明的上述目的、特征和优点变得更明显，其中：
图1是本发明的工序的示意图；
图2是本发明的海岛型复合纤维的各组分的熔体粘度与剪切速率之间关系的示意图；
图3是根据本发明随剪切速率变化，海组分聚合物和岛组分聚合物之间熔体粘度的差值(ΔMV)变化的示意图。
                            具体实施方式
以下，将通过实施例和比较例详细描述本发明，但不仅限于它们。
实施例1
将8重量％、数均分子量为8,500的聚乙二醇和共聚有4mole％二甲基-5-磺基异酞酸钠的共聚酯混合，制备剪切速率500(1/s)时的熔体粘度(MV500)为700泊以及剪切速率9,000(1/s)时的熔体粘度(MV9,000)为300泊的碱溶性聚合物。在共轭纺丝中将制得的碱溶性聚合物用作海组分。
在聚合温度为280℃、聚合管压小于0.9torr以及在聚合管中保留时间为8小时的条件下，使用分批聚合的方法制备碱溶性聚合物(海组分聚合物)。同时，在聚合温度为290℃、聚合管压小于0.9torr以及在聚合管中保留时间为9小时的条件下，通过连续聚合的方法制得特性粘数为0.65的聚对苯二甲酸乙二酯(MV500：1,200泊，MV9,000：500泊)用作岛组分聚合物。
在288℃使用有36个岛组分的海岛型共轭纺丝喷丝头将岛组分聚合物和海组分聚合物纺成纤维。接着，以2.9倍的牵伸比将纤维在80℃的第一导丝轮和125℃的第二导丝轮之间进行拉伸。然后，以4,300m/min的速度卷绕起来，制得75旦/24根纤维的海岛型复合纤维。
使用海岛型复合纤维作为表层结构的纱以及使用细度为5旦和沸水收缩率为28％的共聚酯纱(高收缩纱)作为背层结构的纱。此时，用于背层结构的纱的使用率为经编物总重的26％。
将这样制得的经编针织物起绒使之能收缩50％，然后通过初步热定型(190℃)→溶解海组分(NaOH浓度1％O.W.S，98℃×30分钟)→染色(分散染料)→磨光→最后热定型(1800℃)。
表2为使用上述评价方法评价海岛型复合纤维的海岛截面成形性能、起绒经编针织物的起绒性能以及海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度的结果。
实施例2和3以及比较例1和2
除了制备条件如表1所示的变化之外，在与实施例1同样的步骤和条件下制备75旦/24根纤维的海岛型复合纤维及起绒经编针织物。表2为使用上述评价方法评价海岛型复合纤维的海岛截面成形性能、起绒经编针织物的起绒性能以及海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度的结果。
〔表1〕制备条件
类别               聚合条件     熔体粘度(泊) ΔMV500 ΔMV9,000
  聚合温度(℃)     保留时间(小时)   聚合管压(Torr) MV500 MV9,000
实施例1 岛组分聚合物 290 9 0.9 1,200 500 500 200
海组分聚合物   280     8   0.9   700   300
实施例2 岛组分聚合物 290 9 0.9 1,200 500 800 320
海组分聚合物 270 7 0.9 400 180
实施例3 岛组分聚合物 280 9 0.9 1,000 450 300 150
海组分聚合物   280     8   0.9   700   300
比较例1 岛组分聚合物 280 9 0.9 1000 450 -100 -50
海组分聚合物   280     10   0.9   1,100   500
比较例2 岛组分聚合物 290 9 0.9 1,200 500 600 100
海组分聚合物 270 8 0.9 600 400
〔表2〕物理性能的结果
类别 海岛截面成形性能 起绒性能 海岛型复合纤维的熔体粘度(泊)
    MV500     MV9,000
  实施例1 极好     极好     1,000     400
  实施例2 极好     极好     850     240
  实施例3 好     好     850     400
  比较例1 未形成海岛截面     差     未形成海岛截面
  比较例2 一般     差     700     450
工业应用性
在本发明中，由于海组分的溶解或者由于起绒加工导致纱强度的损失减至最少，使得产品的外观和手感极好。另外，在本发明中，易于形成海岛型复合纤维的截面并易于溶解海组分，且起绒性较好。

Claims (9)

1.一种制备用于起绒经编的海岛型复合纤维的方法，它以碱溶性共聚酯为海组分，以主要由超过90摩尔％的对苯二甲酸乙二酯构成的聚酯为岛组分，通过直接纺丝拉伸来制备用于起绒经编的海岛型复合纤维，其特征在于：剪切速率9,000(1/s)时岛组分聚合物与海组分聚合物之间的熔体粘度的差值(ΔMV9,000)是剪切速率500(1/s)时岛组分聚合物与海组分聚合物之间的熔体粘度的差值(ΔMV500)的20-70％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制剪切速率500-9,000(1/s)时的海组分的熔体粘度(MVs)，使之不超过剪切速率500-9,000(1/s)时的岛组分的熔体粘度(MVi)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制岛组分聚合物与海组分聚合物之间的熔体粘度的差值(ΔMV)，使之小于1,000泊。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制岛组分聚合物的熔体粘度(MVi)，使其值在剪切速率500(1/s)时为850-1,400泊，在剪切速率9,000(1/s)时为300-700泊。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：控制海组分聚合物的熔体粘度(MVi)，使其值在剪切速率500(1/s)时为350-850泊，在剪切速率9,000(1/s)时为150-300泊。
6.一种用于起绒经编的海岛型复合纤维，它是以碱溶性共聚酯为海组分，以主要由超过90摩尔％的对苯二甲酸乙二酯构成的聚酯为岛组分，通过直接纺丝拉伸制得，其特征在于：剪切速率9,000(1/s)时的海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度(ΔMV9,000)是剪切速率500(1/s)时的海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度(ΔMV500)的20-60％。
7.根据权利要求6所述的海岛型复合纤维，其特征在于：剪切速率500(1/s)时的海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度(ΔMV500)为350-1,400泊。
8.根据权利要求6所述的海岛型复合纤维，其特征在于：剪切速率9,000(1/s)时的海岛型复合纤维(长丝)的熔体粘度(ΔMV9,000)为150-700泊。
9.一种经编针织物，它是由权利要求6所述的海岛型复合纤维制成的。
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