技术领域
[0001] 本
发明涉及一种岛成分为聚丙烯的海岛复合纤维。
背景技术
[0002] 进入21世纪以来,由于纺织产品的发展逐渐趋于轻薄化,
密度在1.0g/cm3左右的轻量纤维也随之出现。轻量纤维的性能优越、附加值高且具有多元化功能,受到世界化纤界的广泛关注。
[0003] 实现纤维轻量化的手段很多,
专利CN200920039325.5公开了一种中空纤维,这种纤维通过中间的空隙部分达到轻量的目的。但是这种中空纤维的中孔比率小且控制困难,会出现轻量化程度不够及纤维表面不均匀等问题。同时中空纤维
假捻加弹加工以后会出现中空
变形变小,甚至中空部分消失的问题。专利CN200710191229.8公开了以低密度聚烯
烃和可染性聚酯为原料制成的
合金纤维,该合金纤维同时兼具了低密度聚烯烃的轻量性和可染性聚酯的
染色性能,但是由于低密度聚烯烃有部分暴露在纤维的表面,会导致纤维染色性降低、耐热性变差等问题。另外,也有相关文献中提到过通过两种不同密度的聚酯进行复合纺丝的技术来实现轻量的目的。例如文献“丙纶可染性技术进展”(《染料与染色》,第42卷第4期,第34-36页,2005年8月)公开了以聚丙烯作为芯层、可染高聚物如PA、PET、PVA、PBT等作为皮层的复合丝,这种复合丝不仅保留了聚丙烯的轻量,还具有分散染料可染性能。但是由于聚丙烯和聚酯的兼容性差,在纤维的后加工及织物的生产和使用过程中会出现界面剥离、纤维表面破裂等问题。
[0004] 因此,开发性能优越、市场前景广阔的轻量素材来满足人们日益增长的需求已经成为当务之急。
发明内容
[0005] 本发明旨在提供一种具有良好染色效果及耐热性的海岛复合纤维,且在后续的加工及使用过程中纤维的岛成分不易产生剥离。
[0006] 本发明的技术解决方案是:
[0007] 一种海岛复合纤维,其海成分为热塑性
聚合物,岛成分为聚丙烯,单根纤维横截面上岛的数量为10~1000个,最大岛的面积是最小岛面积的10倍~200倍,其中最外侧的岛表面与纤维表面间的距离为0.6μm~3.0μm;且该海岛复合纤维的密度为0.95~1.20g/cm3。
[0008] 本发明的重要技术特征之一是单纤维中最外侧岛的外表面到纤维表面的距离为0.6μm~3.0μm。与普通的海岛纤维相比,本发明所述纤维的外层海成分具有一定的厚度,使得所有的岛成分都被包围在海成分中,且最外侧岛与纤维表面有足够大的距离,以防止岛成分从纤维表面发生界面剥离,且该外层海成分还可以提高复合纤维的染色性和耐热性。
最外侧岛到纤维表面的距离越大,也就是最外层海成分越厚,纤维中的岛成分越安定,纤维的染色性和耐热性也越好。同时使用该纤维制得的织物经过浓色染色后,其织物的发色性性能会越好,同时制得的织物的耐熨烫性能也能大幅提高。但是考虑到岛成分聚丙烯和海成分聚酯的复合比率,以及提高纺丝及后加工的操业性,最外侧岛的外表面到纤维表面的距离优选0.6μm~2.0μm。
[0009] 本发明所述海岛复合纤维中,每根单纤维横截面上岛的数量为10~1000。单纤维中岛的数量越多,岛的表面积越大,岛成分与海成分的
接触面积也就越大,从而可以进一步改善岛成分的剥离问题,提高复合纤维的染色性。但是岛的数量过多后会导致最外侧岛的外表面到纤维表面的距离变小,所以单纤维横截面上岛的数量优选60~400,最优选80~400。
[0010] 为了使得最外侧岛的外表面到纤维表面的距离即纤维壁厚在上述范围内尽可能达到较大值,本发明的海岛复合纤维的单纤维横截面上的有两种以上面积不同的岛,其中最大岛是最小岛面积的10~200倍。大面积的岛的存在使得更多的海成分向纤维外侧移动,达到增加最外侧的壁厚的作用。最大岛与最小岛面积的比值不宜过大,太大的话中间部分就形成类似皮芯的结构,在后加工的过程中容易出现大的剥离现象,影响纤维的使用。单根纤维上最大面积的岛的数量在1个以上,但是最好控制在5个以下,这是因为最大面积的岛的数量增加的话,大面积岛之间的海成分的量也会增加,随之外侧海成分的量就会减少,难以实现壁厚较大化的效果。
[0011] 本发明中对单纤维横截面上岛的排列顺序并没有特殊的限定,在符合上述要求的前提下不同面积的岛可以任意排列。为了更好的达到耐剥离效果,优选最大面积的岛位于复合纤维的中心
位置,且该最大面积岛的面积为2.0~200μm2,优选20~150μm2。
[0012] 本发明所述的海成分热塑性聚合物可以是聚酯、聚酰胺等。海成分和岛成分的复合比可以在一定范围内变化以保证海岛复合纤维的密度为0.95~1.20g/cm3。在上述列举的热塑性聚合物中海成分优选聚酯,所述聚酯为PET、PBT、PTT或PLA,或者是它们的改性聚酯,所说的改性聚酯可以是阳离子可染改性聚酯或高收缩改性聚酯等,其中最优选PET和PBT。同时为了达到更佳的轻量的效果,海岛复合纤维的密度优选为0.95~1.10g/cm3。
[0013] 所述岛成分的聚丙烯可以为常规聚丙烯或改性聚丙烯,如阳离子可染改性聚丙烯、
马莱酸接枝改性聚丙烯等。
[0014] 普通的海岛
喷丝板是很多个芯鞘复合的组合体,所以喷丝板加工时存在岛数的限定。本发明中使用的喷丝板是分配型海岛复合喷丝板,与普通海岛喷丝板相比,该喷丝板可以实现单纤维的多岛化。所述分配型喷丝板主要包括计量部分、分配部分及吐出部分,其中分配部分由多
块板构成,每块板的厚度为0.2mm左右,板上面有孔以及沟槽,通过改变板的数量可以调整岛数在10~1000范围内变化,而通过改变板上孔的位置及沟槽的流向和数量可以而自由控制岛成分的面积大小。
[0015] 本发明所述海岛复合纤维一般作为衣料用,其单纤维
纤度在0.5detx~5.0dtex范围之内,强度为1.0cN/dtex~5.0 cN/dtex,条干不匀率U%为1.0%以下,考虑到织物的柔软性及实用性等特性,优选单纤维纤度在0.5detx~3.0dtex范围之内,强度为1.5cN/dtex~5.0 cN/dtex,条干不匀率U%为0.7%以下。
[0016] 上述海岛复合纤维不仅保留了聚丙烯的轻量性,其可纺性和可加工性也很优良,同时由上述纤维制成的织物具有良好的染色性和耐热性,且在织物的使用过程中也能保持各项
色牢度,且耐熨烫性能也有提高。另外,根据使用需求的不同,该纤维可以单独使用,也可以和其他纤维进行共混加工。
[0017] 本发明所涉及的主要测试方法包括以下8个。
[0018] (1)密度测定:
[0019] 根据标准JIS L1013:2010进行测定。
[0020] (2)强度测定:
[0021] 根据标准JIS-L1013(1999)8.5.1进行测定。
[0022] (3)条干不匀率测定:
[0023] 根据标准GB-T14346(1993)进行测定,条干不匀率测定时有normal和half两个数值,本发明中所述的条干不匀率为half数值。
[0024] (4)最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离、相邻两岛间距离及岛面积的测定方法:
[0025] 先把纤维在长方向的任意位置切断,用岛津公司生产的SS550型走查型
电子显微镜(SEM)将得到的纤维断面拍成放大倍率为5000倍的照片。根据需要也可以先进行金属染色。以同样的处理方法取多根纤维进行拍摄。然后分别选取10张照片用
图像处理软件(WINROOF)进行最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离、相邻两岛间距离以及岛面积的测定,最终结果取该10张照片的平均值。
[0026] (5)染色性评价方法:
[0027] 聚酯染色条件:将得到的纤维进行筒编,用下述条件进行染色评价。用高温染色试验机UR·MINI-COLOR(红外线小型染色剂(TEXAM技术研究制造)在130℃× 30min的条件下搅拌处理液、染色。此时所用处理液的药剂如下所示:
[0028] Dianix Blue E-Plus(德司达公司制造、分散染料) 5owf%
[0029] NIKKA SUNSALT(日华化学公司制造、匀染剂) 1g/l
[0031] 聚酰胺的染色条件:设备同上,在98℃× 60min的条件下搅拌处理液、染色。此时所用处理液的药剂如下所示:
[0032] LC2955(酸性染料) 7owf%
[0033] 醋酸(pH调节剂) g/l
[0034] 染色后,在80℃×20min的条件下使用下面的药剂配制处理液,进行还原清洗;
[0037] 然后,将筒编物
水洗、
风干后用作评价样品。将样品重叠成8层后用分光测色计(Datacolor Asia Pacific(H.K.)Ltd.制造的Datacolor650)测色,用L*表示。L*是指色系中的明度,数值越小染色性越好。
[0038] (6)耐光坚牢度:
[0039] 根据标准JIS-L0842:2004对耐光坚牢度进行测试。
[0040] (7)纤维剥离度:
[0041] 从织物中抽出纤维后,在岛津公司生产的SS550型走查型电子显微镜(SEM)将得到的纤维断面拍成放大倍率为5000倍的照片。以同样的处理方法取多根纤维进行拍摄。然后分别选取10张照片,观察照片中岛成分的剥离状况,判断标准如下:
[0042] 4级:不剥离,
[0043] 3级:剥离5%以内,
[0044] 2级:剥离5%~10%,
[0045] 1级:剥离10%以上;
[0046] 最终结果取该10张照片的平均值。
[0047] (8)耐熨烫性
[0048] 使用日本直本工业株式会社制造的ASL-621
熨斗进行熨烫实验;
[0049] 用待测试的纤维制成10cm见方的茶巾,用表面
温度调节为180℃的熨斗进行30秒钟的熨烫,通过茶巾的形状、尺寸、手感的变化来判定其耐熨烫性。判定按照下面的基准进行:
[0050] 4级:与处理前没有形状、尺寸、手感的变化,
[0051] 3级:没有单丝的熔粘,良好地保持了处理前的茶巾的形状、尺寸、手感,[0052] 2级:部分单丝的熔粘,茶巾有部分热变形,手感稍硬,
[0053] 1级:表示单丝熔粘,茶巾热变形,手感变硬。
具体实施方式
[0054] 下面结合
实施例对本发明作进一步说明。
[0055] 实施例1
[0056] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为30/70,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过
熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数48的海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.01g/cm3,强度为1.87cN/dtex,U%值为0.68,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为0.71μm,单根纤维中小岛的个数为90个,大岛的个数为1,大岛的面积是小岛面积的88倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0057] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为18.1,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级以上。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为3级。
[0058] 实施例2
[0059] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为20/80,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数48的轻量海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为0.98g/cm3,强度为1.53cN/dtex,U%值为0.96,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为0.6μm,单根纤维中小岛的个数为90个,大岛的个数为1,大岛的面积是小面积的88倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0060] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为20,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为3级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为2级。
[0061] 实施例3
[0062] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为40/60,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数48的轻量海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.05g/cm3,强度为2.13cN/dtex,U%值为0.59,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为0.93μm,单根纤维中小岛的个数为90个,大岛的个数为1,大岛的面积是小面积的88倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0063] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为16.3,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级以上。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为3级。
[0064] 实施例4
[0065] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为50/50,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤3
维数48的轻量海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.10g/cm ,强度为2.71cN/dtex,U%值为0.54,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为1.50μm,单根纤维中小岛的个数为
90个,大岛的个数为1,大岛的面积是小面积的88倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0066] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为15.3,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级以上。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为4级。
[0067] 实施例5
[0068] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为60/40,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数48的轻量海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.17g/cm3,强度为3.53cN/dtex,U%值为0.47,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为2.10μm,单根纤维中小岛的个数为90个,大岛的个数为1,大岛的面积是小面积的88倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0069] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为15.0,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级以上。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为4级。
[0070] 实施例6
[0071] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为30/70,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数48的轻量海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.01g/cm3,强度为2.67cN/dtex,U%值为0.57,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为0.87μm,单根纤维中小岛的个数为916个,大岛的个数为1,大岛的面积是小面积的896倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0072] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为17.8,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级以上。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为4级。
[0073] 实施例7
[0074] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为30/70,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数36的轻量海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.01g/cm3,强度为2.53cN/dtex,U%值为0.52,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为0.95μm,单根纤维中小岛的个数为90个,大岛的个数为1,大岛的面积是小面积的88倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0075] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为15.7,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级以上。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为4级。
[0076] 实施例8
[0077] 以聚对苯二
甲酸丁二醇酯(PBT)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为30/70,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数72的轻量海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.00g/cm3,强度为2.75cN/dtex,U%值为0.57,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为0.95μm,单根纤维中小岛的个数为90个,大岛的个数为1,大岛的面积是小面积的88倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0078] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为17.1,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为3级。
[0079] 实施例9
[0080] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为30/70,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数48的海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.01g/cm3,强度为1.64cN/dtex,U%值为0.65,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为0.82μm,单根纤维中小岛的个数为916个,大岛的个数为1,大岛的面积是小岛面积的20倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0081] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为18.0,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为4级。
[0082] 实施例10
[0083] 以聚酰胺(N6)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为50/50,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数48的海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.00g/cm3,强度为3.03cN/dtex,U%值为0.53,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为1.63μm,单根纤维中小岛的个数为90个,大岛的个数为1,大岛的面积是小岛面积的88倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0084] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为15.1,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级以上。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为4级。
[0085] 实施例11
[0086] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为60/40,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤3
维数36的海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.07g/cm ,强度为3.35cN/dtex,U%值为0.58,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为0.85μm,单根纤维中小岛的个数为12个,大岛的个数为1,大岛的面积是小岛面积的200倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0087] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为17.9,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为4级。
[0088] 实施例12
[0089] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为30/70,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数36的海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.01g/cm3,强度为2.14cN/dtex,U%值为0.64,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为0.95μm,单根纤维中小岛的个数为90个,大岛的个数为3,大岛的面积是小岛面积的25倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0090] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为15.8,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级以上。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为4级。
[0091] 实施例13
[0092] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为30/70,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤3
维数48的海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.01g/cm ,强度为1.90cN/dtex,U%值为0.65,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为0.71μm,单根纤维中小岛的个数为90个,大岛的个数为3,大岛的面积是小岛面积的25倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0093] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为18.5,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为3级。
[0094] 实施例14
[0095] 以聚酯(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为60/40,在装有分配型海岛复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84detx、单纤维数48的海岛复合纤维。经测定,所得纤维的密度为1.17g/cm3,强度为2.95cN/dtex,U%值为0.65,最外侧的岛外表面与纤维表面间的距离为2.92μm,单根纤维中小岛的个数为916个,大岛的个数为1,大岛的面积是小岛面积的896倍,其中小岛的截面形状为圆形。
[0096] 将该纤维做成织物后用分散染料进行染色,测试其L*为14.9,染色性优良;织物的耐光坚牢度达到4级以上。从织物中抽出纤维,测试其剥离度为4级。该纤维制成的茶巾,进行耐熨烫性评价,评价级别为4级。
[0097] 比较例1
[0098] 以普通聚酯切片(PET)为皮成分、聚丙烯(PP)为芯成分,皮芯重量比为30/70,在装有普通芯鞘型复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84dtex、单纤维数36的芯鞘复合纤维。经过断面确认,加工丝大部分出现皮芯界面剥离现象,同时有小部分纤维的皮成分出现破裂,岛成分的PP露出表面,导致发色性降低,同时耐热性也急剧下降,该纤维不能以衣料用途正常使用。
[0099] 比较例2
[0100] 以普通聚酯切片(PET)为海成分、聚丙烯(PP)为岛成分,海岛重量比为30/70,在装有普通海岛型复合喷丝板的纺丝机上进行纺丝,经过熔融纺丝、假捻加工后得到纤度为84dtex、单纤维数36的海岛复合纤维。经过断面确认,加工丝的最外侧出现少量界面剥离现象,同时海成分破裂现象。该纤维不能以衣料用途使用。
[0101] 表1
[0102]