專利名稱：一種雙組份并列復(fù)合纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙組份并列復(fù)合纖維及其制備方法，屬于功能纖維技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著杜邦公司推出了大規(guī)模(Lycra)萊卡產(chǎn)品的生產(chǎn)，彈性纖維引起了廣泛的關(guān)注。國(guó)內(nèi)稱其為氨綸，聚氨酯彈性纖維的伸長(zhǎng)率很大，強(qiáng)力，耐老化等性能均優(yōu)于橡膠絲，得到人們的青睞。但由于聚氨酯的彈性纖維生產(chǎn)設(shè)備及工藝復(fù)雜，原料及加工成本高，污染嚴(yán)重等問題限制了它的應(yīng)用。
為了進(jìn)一步滿足市場(chǎng)要求，而且從降低成本和加工方便等方面考慮，聚酯類彈性纖維獲得了巨大發(fā)展空間，雙組份復(fù)合彈性纖維具有較低的模量，纖維及其制品的拉伸性和壓縮性極好，手感柔軟，卷曲性好等。
復(fù)合紡絲是將兩種或兩種以上的成纖高聚物熔體，利用其品種，粘度或配比不同， 分別通過各自的熔體管道，在有多塊分配板組合而成的復(fù)合組件進(jìn)行分配，到達(dá)噴絲板時(shí)以各種方式匯合，形成復(fù)合熔體流，從同一噴絲孔中噴出成絲束。這樣形成的絲束就是復(fù)合纖維。其中兩種組份的復(fù)合纖維稱為雙組份纖維。雙組份纖維的兩種組份沿著纖維軸向有連續(xù)而明顯的單組份區(qū)域或相界面。1959年，杜邦公司首批商業(yè)化生產(chǎn)了丙烯腈系復(fù)合纖維“Orion sayelle”，其結(jié)構(gòu)為并列型。1965年日本鐘紡也研制出了并列型自卷曲復(fù)合纖維“尼龍22”，將其用于女士長(zhǎng)筒襪。此后其他各種形式的并列型復(fù)合纖維不斷涌現(xiàn)，從而創(chuàng)造了許多獨(dú)具風(fēng)格的纖維和紡織品。我國(guó)從70年代開始對(duì)復(fù)合紡絲技術(shù)進(jìn)行研究，以復(fù)合形式分為并列型、皮芯型、裂片型與海島型等。
并列型復(fù)合纖維采用兩種收縮性能不同的聚合物材料制造出并列結(jié)構(gòu)的纖維，這是一類由結(jié)構(gòu)或性能不同的兩種聚合體，通過雙組分復(fù)合紡絲制成的卷曲彈性纖維。兩種不同特性的高聚物，按一定比例通過并列復(fù)合紡絲形成雙組分復(fù)合絲。由于纖維內(nèi)平行排列的兩組分具有不同的收縮性和初始模量。復(fù)合纖維紡絲牽伸時(shí)，兩組分產(chǎn)生相同的伸長(zhǎng)， 但受熱后則由于兩組分收縮應(yīng)力不同而產(chǎn)生異收縮效應(yīng)，并且兩組分是粘貼在一起的。因此，收縮時(shí)相互有協(xié)調(diào)牽制作用，收縮快的組分對(duì)收縮慢的組分產(chǎn)生收縮壓力；反之，收縮快的組分受到收縮慢的組分產(chǎn)生的反向拉伸力。當(dāng)這兩種作用力隨著收縮變形到一定程度后達(dá)到平衡，收縮力和拉伸力組成一對(duì)力偶，在此力偶作用下，整根纖維自發(fā)地產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)， 形成螺旋卷曲的纖維。這種卷曲狀的纖維像彈簧一樣，具有不同程度的伸縮性和彈性，因此獲得螺旋卷曲的關(guān)鍵是是兩組份具有潛在的收縮應(yīng)力差，這種雙組分卷曲彈性纖維和天然羊毛的卷曲彈性非常相似，賦予纖維良好的彈性。
但是在紡絲過程中，兩組份高聚物常常由于粘度不同，在紡絲過程中可能在噴絲板處產(chǎn)生“彎角”問題而無法順利紡絲，或者相容性差導(dǎo)致兩組份開裂。現(xiàn)在市面上多數(shù)并列復(fù)合纖維的兩組份截面形狀都是對(duì)稱分布的，還未見有不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的并列復(fù)合纖維的出現(xiàn)。
例如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910096552. 6異形復(fù)合纖維，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?8111067. 3提到了一種并列雙組份復(fù)合多孔中空立體卷曲纖維，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?200820095135.0生產(chǎn)雙十字形并列復(fù)合纖維的雙通道噴絲板，以及中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?200820058293. 9新型異形放絲噴絲板，以及中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00920073417. 5 一種仿十字形ECDP/PET復(fù)合纖維等。
近年來，隨著人們對(duì)面料舒適性、健康性等要求也越來越高，隨著人們?cè)趹敉饣顒?dòng)時(shí)間的增加，即要求面料有良好的彈性，又要求在汗流浹背的同時(shí)，服裝不會(huì)粘貼皮膚而產(chǎn)生冷濕感。
隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了雙十字形，8字型，花生形等各種形狀的新型并列復(fù)合纖維。但現(xiàn)有的并列復(fù)合纖維中兩種組份的截面是對(duì)稱的，這使得纖維的光澤度，吸濕性等性質(zhì)并不理想，而且兩組份的特性粘度差異常常被限制在O O. 3dl/g之間，對(duì)于原料的選擇和大規(guī)模生產(chǎn)都造成了極大的限制；由于結(jié)構(gòu)上的對(duì)稱也使得纖維卷曲性能受到限制，這種彈性纖維的性能根本無法與天然纖維相比，由于彈性纖維多用于貼身面料或強(qiáng)調(diào)修身效果的衣物，常常會(huì)出現(xiàn)不透氣，緊繃等不舒適感，從而限制了其市場(chǎng)應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種雙組份并列復(fù)合纖維及其制備方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種雙組份并列復(fù)合纖維，其特征在于，在其橫截面中，并列的兩組份的形狀分別為扇環(huán)形和圓形或橢圓形，所述扇環(huán)形與所述的圓形或橢圓形外接相連。
優(yōu)選地，所述的外接相連是指相切或者由連接段連接。
優(yōu)選地，所述的扇環(huán)形與所述的圓形或橢圓形的連接位置為扇環(huán)形外圓弧的中部。
優(yōu)選地，所述的扇環(huán)形的圓心角為90 270°。
本發(fā)明還提供了上述雙組份并列復(fù)合纖維的制備方法，采用復(fù)合紡絲工藝，經(jīng)復(fù)合紡絲組件將兩組份熔體通過異形噴絲板擠出，吹風(fēng)冷卻后經(jīng)牽伸、熱處理和卷繞，最終得到雙組份并列復(fù)合纖維，其特征在于，所述的吹風(fēng)冷卻步驟中，吹風(fēng)方向正對(duì)扇環(huán)開口，風(fēng)溫21 25°C，風(fēng)速O. 4 O. 55m/s ;所述的牽伸步驟中，熱盤溫度70 85°C，熱板溫度為 130 150°C，拉伸比為2. 5 3. 5，牽伸速度為230 245m/min ;所述的熱處理步驟為將纖維在90 100°C的熱水中放置20 25min。
優(yōu)選地，所述的兩組份為PTT和PET，PTT的紡絲箱體溫度為258 270°C，PET的紡絲箱體溫度為280 290°C。
優(yōu)選地，所述的兩組份為E⑶P和PET，E⑶P的紡絲箱體溫度為283 287 V，PET 的紡絲箱體溫度為280 288°C。
優(yōu)選地，所述的兩組份為低粘度PET和高粘度PET，低粘度PET和高粘度PET的粘度分別為O. 58 O. 65dl/g和I. O I. 05dl/g,低粘度PET的紡絲箱體溫度為280 285°C， 高粘度PET的紡絲箱體溫度為285 298°C。
優(yōu)選地，所述的異形噴絲板的噴絲微孔的橫截面形狀為扇環(huán)形和圓形或橢圓形組成的并列雙聯(lián)形狀，所述的并列雙聯(lián)形狀是指扇環(huán)形和圓形或橢圓形相外切或通過連接段相連。
更優(yōu)選地，所述的扇環(huán)形的外圓弧所在圓的直徑Rl與圓形的直徑R2或橢圓形的長(zhǎng)軸長(zhǎng)a相差O O. 8mm ;其中扇環(huán)形的外圓弧所在圓的直徑Rl為1. 3 2.1mm,扇環(huán)形的外圓弧所在圓的半徑rI與內(nèi)圓弧所在圓的半徑r2之差為O. 06 O. 15mm,扇環(huán)形的外圓弧的圓心角α為90 270°。
更優(yōu)選地，所述的連接段的中心高為O. 4 1. 4mm。
更優(yōu)選地，當(dāng)兩組份粘度之差大于O. 3dl/g時(shí)，低粘度組分經(jīng)過異形噴絲板噴絲微孔橫截面中的扇環(huán)形部分?jǐn)D出，高粘度組分經(jīng)過異形噴絲板噴絲微孔橫截面中的圓形或橢圓形部分?jǐn)D出。
優(yōu)選地，所述的兩組分的特性粘度分別為O. 65dl/g和1. 0dl/go此時(shí)，所得的并列復(fù)合纖維具有最佳卷曲性能。
對(duì)于兩組份特性粘度之差大于O. 3dl/g的并列復(fù)合纖維，由于噴絲孔的異形結(jié)構(gòu)解決了兩組份由于特性粘度差異過大失去可紡性的問題，通過使得低粘度組份由圓弧形縫擠出，而高粘度組份從圓孔擠出，由于噴絲孔形狀不同，流動(dòng)過程中兩組份的流動(dòng)速度和流動(dòng)應(yīng)力的相互影響使得兩組份能夠以相同的速度從噴絲孔擠出，避免了 “彎角現(xiàn)象”的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了兩組份特性粘度之差大于O. 3dl/g的并列復(fù)合纖維的可紡性。
本發(fā)明還通過紡絲模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩組份特性粘度分別為O. 65dl/g和1. 0dl/g時(shí)，所得的并列復(fù)合纖維具有最優(yōu)的卷曲性能，這是由于此時(shí)兩組份的潛在收縮應(yīng)力差最大，使得纖維在熱處理后兩組份的收縮率差異最大，獲得了最優(yōu)的卷曲性能，如圖5曲線所示，模擬中主要用到的公式為
權(quán)利要求
1.一種雙組份并列復(fù)合纖維，其特征在于，在其橫截面中，并列的兩組份的形狀分別為扇環(huán)形和圓形或橢圓形，所述扇環(huán)形與所述的圓形或橢圓形外接相連。
2.如權(quán)利要求I所述的雙組份并列復(fù)合纖維，其特征在于，所述的外接相連是指相切或者由連接段連接。
3.如權(quán)利要求I所述的雙組份并列復(fù)合纖維，其特征在于，所述的扇環(huán)形與所述的圓形或橢圓形的連接位置為扇環(huán)形外圓弧的中部。
4.如權(quán)利要求I所述的雙組份并列復(fù)合纖維，其特征在于，所述的扇環(huán)形的圓心角為90 270。。
5.權(quán)利要求I所述的雙組份并列復(fù)合纖維的制備方法，采用復(fù)合紡絲工藝，經(jīng)復(fù)合紡絲組件將兩組份熔體通過異形噴絲板擠出，吹風(fēng)冷卻后經(jīng)牽伸、熱處理和卷繞，最終得到雙組份并列復(fù)合纖維，其特征在于，所述的吹風(fēng)冷卻步驟中，吹風(fēng)方向正對(duì)扇環(huán)開口，風(fēng)溫21 25°C，風(fēng)速O. 4 O. 55m/s ;所述的牽伸步驟中，熱盤溫度70 85°C，熱板溫度為130 150°C，拉伸比為2. 5 3. 5，牽伸速度為230 245m/min ;所述的熱處理步驟為將纖維在90 100°C的熱水中放置20 25min。
6.如權(quán)利要求5所述的雙組份并列復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的異形噴絲板的噴絲微孔的橫截面形狀為扇環(huán)形和圓形或橢圓形組成的并列雙聯(lián)形狀，所述的并列雙聯(lián)形狀是指扇環(huán)形和圓形或橢圓形相外切或通過連接段相連。
7.如權(quán)利要求6所述的雙組份并列復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的扇環(huán)形的外圓弧所在圓的直徑Rl與圓形的直徑R2或橢圓形的長(zhǎng)軸長(zhǎng)a相差O O. 8mm ;其中扇環(huán)形的外圓弧所在圓的直徑Rl為I. 3 2. Imm,扇環(huán)形的外圓弧所在圓的半徑rl與內(nèi)圓弧所在圓的半徑r2之差為O. 06 O. 15mm,扇環(huán)形的外圓弧的圓心角α為90 270°。
8.如權(quán)利要求6所述的雙組份并列復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的連接段的中心高為O. 4 I. 4mmο
9.如權(quán)利要求6所述的雙組份并列復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，當(dāng)兩組份粘度之差大于O. 3dl/g時(shí)，低粘度組分經(jīng)過異形噴絲板噴絲微孔橫截面中的扇環(huán)形部分，高粘度組分經(jīng)過異形噴絲板噴絲微孔橫截面中的圓形或橢圓形部分。
10.如權(quán)利要求5所述的雙組份并列復(fù)合纖維的制備方法，其特征在于，所述的兩組分的特性粘度分別為O. 65dl/g和I. 0dl/go
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙組份并列復(fù)合纖維及其制備方法。所述的雙組份并列復(fù)合纖維，其特征在于，在其橫截面中，并列的兩組份的形狀分別為扇環(huán)形和圓形或橢圓形，所述扇環(huán)形與所述的圓形或橢圓形外接相連。本發(fā)明根據(jù)不同的生產(chǎn)要求調(diào)節(jié)紡絲工藝，實(shí)現(xiàn)纖維的彈性可控；廣泛用于各種不同粘度的同種原料進(jìn)行紡絲，降低了生產(chǎn)成本；根據(jù)不同的產(chǎn)品需求，噴絲微孔形狀以及聯(lián)接方式可相應(yīng)的改變，纖維的彈性和吸濕排汗功能也隨之改變。
文檔編號(hào)D01D5/32GK102978724SQ201210560329
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者王朝生, 李夏, 孔偉, 王華平, 郁銘芳, 全瀟, 徐少華 申請(qǐng)人:東華大學(xué)