一種輕量海島復合纖維的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種輕量海島復合纖維，其中海成分為聚酯，島成分為聚丙烯或者改性聚丙烯；單根纖維橫截面上島的個數為10～10000個，其中最外側的島與纖維表面間的距離為0.1μm～3.0μm；所述海島復合纖維的密度為0.95～1.20g/cm3。該輕量海島復合纖維不僅保留了聚丙烯的輕量性，其可紡性和可加工性也很優良，同時由上述纖維制成的織物具有良好的染色性和耐熱性。
【專利說明】一種輕量海島復合纖維
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種輕量海島復合纖維。
【背景技術】
[0002]進入21世紀以來，由于紡織產品的發展逐漸趨于輕薄化，密度在1.0g/cm3左右的輕量纖維也隨之出現。輕量纖維的性能優越、附加值高且具有多元化功能，受到世界化纖界的廣泛關注。
[0003]實現纖維輕量化的手段很多，專利CN200920039325.5公開了一種中空纖維，這種纖維通過中間的空隙部分達到輕量的目的。但是這種中空纖維的中孔比率小且控制困難，會出現輕量化程度不夠及纖維表面不均勻等問題。同時中空纖維經假捻加彈加工后會出現中空變形變小，甚至中空部分消失的問題。專利CN200710191229.8公開了以低密度聚烯烴和可染性聚酯為原料制成的合金纖維，該合金纖維同時兼具了低密度聚烯烴的輕量性和可染性聚酯的染色性能，但是由于低密度聚烯烴有部分暴露在纖維的表面，會導致纖維染色性降低、耐熱性變差等問題。另外，也有相關文獻中提到過通過兩種不同密度的聚酯進行復合紡絲的技術來實現輕量的目的。例如文獻“丙綸可染性技術進展”(《染料與染色》，第42卷第4期，第34-36頁，2005年8月)公開了以聚丙烯作為芯層、可染高聚物如PA、PET、PVA、PBT等作為皮層的復合絲，這種復合絲不僅保留了聚丙烯的輕量，還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，在纖維的后加工及織物的生產和使用過程中會出現界面剝離、纖維表面破裂等問題。
[0004]因此，開發性能 優越、市場前景廣闊的輕量素材來滿足人們日益增長的需求已經成為當務之急。

【發明內容】

[0005]本發明旨在提供一種具有良好染色效果及耐熱性的輕量海島復合纖維，且在后續的加工及使用過程中纖維的島成分不易產生剝離。
[0006]本發明的技術解決方案是:
一種輕量海島復合纖維，其中海成分為聚酯，島成分為聚丙烯；單根纖維橫截面上島的數量為10~10000個，其中最外側的島與纖維表面間的距離為0.Ιμ--~3.0μπι;所述海島復合纖維的密度為0.95~1.20g/cm3。
[0007]所述聚酯為PET、PBT、PTT或PLA，或者是它們的改性聚酯，所說的改性聚酯可以是陽離子可染改性聚酯或高收縮改性聚酯等。上述島成分聚丙烯為常規聚丙烯或改性聚丙烯，其中優選改性聚丙烯。所說的改性聚丙烯為馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酰亞胺接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯或甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚丙烯，或者前述一種或幾種接枝聚丙烯和常規聚丙烯的共混聚丙烯。改性聚丙烯的接枝率為0.01~2.0%。此處所說的常規聚丙烯為未經過改性的普通聚丙烯。將接枝聚丙烯和常規聚丙烯共混時，可以通過擠出機共混擠出后得到共混切片使用，也可以將兩種物質混合直接投入紡絲機中進行熔融紡絲。[0008]聚丙烯與聚酯的兼容性較差，采用普通的皮芯復合技術或海島復合技術生產的聚丙烯與聚酯的復合纖維，在隨后的高次加工如拉伸或假捻時會出現界面剝離及皮層破裂的現象，導致最終織物的外觀和染色性差。
[0009]本發明的重要技術特征之一是單纖維中最外側島的外表面到纖維表面的距離為
0.1 μ m?3.0 μ m。與普通的海島纖維相比，本發明所述纖維的外層海成分具有一定的厚度，使得所有的島成分都被包圍在海成分中，且最外側島與纖維表面有足夠大的距離，以防止島成分從纖維表面發生界面剝離，且該外層海成分還可以提高復合纖維的染色性和耐熱性。在滿足復合纖維輕量性和細纖度的條件下，最外側島到纖維表面的距離越大，也外層海成分越厚，纖維中的島成分越安定，同時纖維的染色性和耐熱性也越好。
[0010]所述海島復合纖維的單纖維橫截面上最外側的島與纖維表面的距離可以為0.1 ?0.6 μ m0
[0011]所述海島復合纖維的單纖維橫截面上最外側的島與纖維表面的距離也可以為大于0.6 μ m小于等于3.0 μ m。
[0012]優選海島復合纖維的單纖維橫截面上最外側島的外表面到纖維表面的距離為
0.6μπι?2.0μπι。最外側的島的外表面到纖維表面的距離越大，也就是外層海成分越厚，纖維制得的織物經濃色染色后，其織物的發色性性能會越好，同時制得的織物的耐熨燙性能也能大幅提聞。
[0013]所述海島復合纖維的密度優選為0.95?1.10g/cm3，可以達到更輕量的效果。
[0014]另外，本發明所述輕量海島復合纖維中，每根單纖維橫截面上島的數量為10?10000。纖維中島的數量越多，島的表面積越大，島成分與海成分的接觸面積也就越大，從而可以進一步改善島成分的剝離問題，提高復合纖維的染色性。更進一步的，當島成分使用改性聚丙烯時，由于聚丙烯上接枝有極性有機單體，從而可以減小非極性聚合物聚丙烯和極性聚合物聚酯的表面張力，提高兩者的相容性，使得纖維中的島成分更難剝離，更好地提高纖維的耐磨性。
[0015]島的數量過多后會導致最外側島的外表面到纖維表面的距離變小，所以單纖維橫截面上島的數量優選60?4000，最優選80?4000。
[0016]普通的海島噴絲板是很多個芯鞘復合的組合體，所以噴絲板加工時存在島數的限定。本發明中使用的噴絲板是分配型海島復合噴絲板，與普通海島噴絲板相比，該噴絲板可以實現單纖維的多島化。所述分配型噴絲板主要包括計量部分、分配部分及吐出部分，其中分配部分由多塊板構成，每塊板的厚度為0.2_左右，板上面有孔以及溝槽，通過改變板的數量可以調整島數在10?10000范圍內變化，而通過改變板上孔的位置及溝槽的流向和數量可以而自由控制島成分的斷面形狀。島成分的斷面形狀可以是圓形、扁平形、三角形、正方形、六邊形、三葉形、十字形或六葉形等。島成分斷面的異形度越大，其與海成分相接觸的表面積越大，從而也更容易避免島成分的剝離問題。但是異形度過大紡絲困難，從纖維的剝離性和紡絲方面考慮優選島成分的斷面形狀為三角形或十字形。
[0017]本發明所述輕量海島復合纖維一般作為織物用，其單纖維纖度在0.5detx?5dtex范圍之內。單纖維的斷面形狀可以是圓形、扁平形、三角形、正方形、六邊形、三葉形、十字形或六葉形等。
[0018]上述輕量海島復合纖維不僅保留了聚丙烯的輕量性，其可紡性和可加工性也很優良，同時由上述纖維制成的織物具有良好的染色性和耐熱性，且在織物的使用過程中也能保持各項色牢度，且耐熨燙性能也有提高。另外，根據使用需求的不同，該纖維可以單獨使用，也可以和其他纖維進行共混加工。
[0019]本發明所涉及的主要測試方法包括以下6個:
(I)密度測定:
根據標準JIS L1013:2010進行測定。
[0020](2)最外側的島外表面與纖維表面間的距離、相鄰兩島間距離及島面積的測定方法:
先把纖維在長方向的任意位置切斷，用島津公司生產的SS550型走查型電子顯微鏡(SEM)將得到的纖維斷面拍成放大倍率為5000倍的照片。根據需要也可以先進行金屬染色。以同樣的處理方法取多根纖維進行拍攝。然后分別選取10張照片用圖像處理軟件(WINR00F)進行最外側的島外表面與纖維表面間的距離、相鄰兩島間距離以及島面積的測定，最終結果取該10張照片的平均值。
[0021](3)染色性評價方法:
將得到的纖維進行筒編，用下述條件進行染色評價。用高溫染色試驗機UR ?ΜΙΝΙ-COLOR (紅外線小型染色劑(TEXAM技術研究制造)在130°C X 30min的條件下攪拌處理液、染色。此時所用處理液的藥劑如下所示:
Dianix Blue E-Plus (德司達公司制造、分散染料)5owf%
NIKKA SUNSALT (日華化學公司制造、勻染劑)lg/1
醋酸(pH調節劑)0.5g/l
染色后，在80°C X20min的條件下使用下面的藥劑配制處理液，進行還原清洗；
氫氧化鈉0.6g/l
亞硫酸氫鈉2g/l
然后，將筒編物水洗、風干后用作評價樣品。將樣品重疊成8層后用分光測色計(Datacolor Asia Pacific (H.K.) Ltd.制造的 Datacolor650)測色,用 L* 表不。L* 是指色系中的明度，數值越小染色性越好。
[0022](4)耐光堅牢度:
根據標準JIS-L0842:2004對耐光堅牢度進行測試。
[0023](5)纖維剝離度:
從織物中抽出纖維后，在島津公司生產的SS550型走查型電子顯微鏡(SEM)將得到的纖維斷面拍成放大倍率為5000倍的照片。以同樣的處理方法取多根纖維進行拍攝。然后分別選取10張照片，觀察照片中島成分的剝離狀況，判斷標準如下:
4級:不剝離，
3級:剝離5%以內，
2級:剝離5%~10%,
1級:剝離10%以上；
最終結果取該10張照片的平均值。
[0024](6)耐熨燙性
使用日本直本工業株式會社制造的ASL-621熨斗進行熨燙實驗；用待測試的纖維制成IOcm見方的茶巾，用表面溫度調節為180°C的熨斗進行30秒鐘的熨燙，通過茶巾的形狀、尺寸、手感的變化來判定其耐熨燙性。判定按照下面的基準進行:
4級:與處理前沒有形狀、尺寸、手感的變化；
3級:沒有單絲的熔粘，良好地保持了處理前的茶巾的形狀、尺寸、手感；
2級:部分單絲的熔粘，茶巾有部分熱變形，手感稍硬；
I級:表示單絲熔粘，茶巾熱變形，手感變硬。
[0025](7)接枝率的測定
接枝率的測定方法有多種，如化學滴定法、紅外光譜法、核磁共振光譜法、元素分析法等，本發明中馬來酸酐接枝聚丙烯的接枝率的測定方法(化學滴定法)如下:
把接枝聚丙烯樣品溶于150mL熱二甲苯中(110°C以上)，倒入200mL乙醇中，未反應的MAH單體和MAH均聚物溶解在乙醇中，沉淀物則為純接枝聚丙烯，在真空烘箱中干燥24h后取Ig純化后的PP-g-MAH溶于IOOmL熱二甲苯中，用0.04mol/L的KOH甲醇溶液滴定，用酚酞作指示劑，根據消耗掉的KOH甲醇溶液量，用下列公式計算接枝率:
【權利要求】
1.一種輕量海島復合纖維，其特征在于:該海島復合纖維中海成分為聚酯，島成分為聚丙烯；單根纖維橫截面上島的數量為10~10000個，其中最外側的島與纖維表面間的距離為0.Ιμ--~3.Ομ-- ;所述海島復合纖維的密度為0.95~1.20g/cm3。
2.根據權利要求1所述的輕量海島復合纖維，其特征在于:所述聚丙烯為改性聚丙烯。
3.根據權利要求2所述的輕量海島復合纖維，其特征在于:所述改性聚丙烯為馬來酸酐接枝聚丙烯、馬來酰亞胺接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯或甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝聚丙烯，或者前述一種或幾種接枝聚丙烯和常規聚丙烯的共混聚丙烯。
4.根據權利要求2或3所述的輕量海島復合纖維，其特征在于:所述改性聚丙烯的接枝率為0.01~2.0%。
5.根據權利要求1所述的輕量海島復合纖維，其特征在于:所述海島復合纖維的單纖維橫截面上最外側的島與纖維表面的距離為0.1~0.6 μ m。
6.根據權利要求1所述 的輕量海島復合纖維，其特征在于:所述海島復合纖維的單纖維橫截面上最外側的島與纖維表面的距離為大于0.6 μ m小于等于3.0 μ m。
7.根據權利要求1、2、5或6所述的輕量海島復合纖維，其特征在于:所述海島復合纖維的密度為0.95~1.10g/cm3。
8.根據權利要求1、2、5或6所述的輕量海島復合纖維，其特征在于:所述海島復合纖維的單纖維橫截面上島的數量為60~4000。
9.根據權利要求1、2、5或6所述的輕量海島復合纖維，其特征在于:所述海島復合纖維中單纖維橫截面上島的形狀為圓形、扁平形、三角形、正方形、六邊形、三葉形、十字形或六葉形。
10.根據權利要求9所述的輕量海島復合纖維，其特征在于:所述海島復合纖維中單纖維橫截面上島的形狀為三角形或十字形。
【文檔編號】D01F8/14GK103572406SQ201310318057
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月25日 優先權日:2012年8月8日
【發明者】曹健, 倪春健, 施澤順, 望月克彥 申請人:東麗纖維研究所（中國）有限公司