專利名稱：定島型海島短纖維及其制備方法
技術領域：
本發明涉及纖維紡絲領域，特別涉及一種定島型海島短纖維及其制備方法。
背景技術：
復合纖維是指由兩種聚合物、兩種以上聚合物或具有不同性質的同一聚合物經復合紡絲法制成的化學纖維，在纖維的截面上含有兩種或兩種以上不相混合的組分。按照結構劃分，常見的復合纖維有并列型、皮芯型、海島型、裂片型等。海島型復合纖維是將兩種聚合物熔融后混合，兩種聚合物分別形成島相和海相， 從纖維的橫截面看是島相以微細而分散的狀態被海包圍，纖維在紡絲過程中經高倍拉伸和剪切形變，島相成為細絲形狀。將海島纖維的海相溶解掉，便可制得束狀的超細纖維，海島纖維可用來做人造麂皮、過濾材料、無紡織布和各種機織品。海島纖維分為長絲和短纖維，長絲只能用于紡織面料，而短纖維既可在紡織面料， 又可在合成皮革上應用。海島短纖維分為定島型海島短纖和不定島型海島短纖兩種，其中不定島型的單根纖維中島數是不可控制的，島相在縱軸上是非連續的，通過溶劑處理后，形成粗細、長短不規則的超細纖維，而定島型纖維其島相與海相在纖維的軸向上是連續且均勻分布，單根纖維中島數可控，經過溶劑處理后可得到粗細長短均勻的超細纖維，因而由定島纖維制成的織物強度較高，力學性能穩定，應用范圍較廣。現有的定島型海島短纖維多是以堿溶性聚酯作為海相，以聚對苯二甲酸乙二酯 (PET)作為島相，此種纖維經溶劑處理后得到PET超細纖維。但是PET剛性較強，因此由此海島短纖經開纖制得的織物面料較硬，且由于PET染色性較差，導致由這種海島短纖經開纖制得的織物進行染色時需要的染色條件較為苛刻，要在高壓高溫的條件下才可實現染色。
發明內容
有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于，提供一種定島型海島短纖維，該復合短纖維開纖后制得的織物具有柔軟的質地，并且染色性較好，常壓條件下便可實現染色。為解決上述技術問題，本發明提供了一種定島型海島短纖維，所述定島型海島短纖維的島組分為聚對苯二甲酸丁二酯，海組分為堿可溶性聚酯。優選的，所述島組分與海組分按重量比為70% 85% 15% 30%。本發明還提供一種制備上述定島型海島短纖維的方法，包括將所述島組分在第一螺桿擠出機內熔融；將所述海組分在第二螺桿擠出機內熔融；將所述第一螺桿擠出機的熔融體和所述第二螺桿擠出機的熔融體通過紡絲組件擠出成型得到初生海島纖維；將所述初生海島纖維依次進行冷卻、上油、牽伸、卷曲、松弛定型后切斷得到定島型海島短纖維。優選的，將所述島組分在第一螺桿擠出機內熔融的溫度為240°C 280°C。
3
優選的，將所述海組分在第二螺桿擠出機內熔融的溫度為260°C 290°C。優選的，所述冷卻的溫度為20°C 25°C。優選的，所述上油后纖維的含油量為0. 8wt% 1. 5wt%。優選的，對所述初生海島纖維進行牽伸的總牽倍為2. 5 5. 5倍。優選的，所述松弛定型的溫度為70°C 120°C。本發明提供一種定島型海島短纖維，它是以聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)作為島組分，以堿可溶性聚酯作為海組分，將此纖維用溶劑處理后，可得到PBT超細短纖維，由于PBT 大分子鏈段上的柔性鏈段較長，因此由PBT制得的超細纖維具有較高柔軟性和彈性回復率，并且這種纖維的分子結構更為疏松，無定形性增大，更有利于染料進入纖維內部，因而可以在常壓沸染條件下染色并且具有良好的染色性能。因此，采用本發明提供的定島型海島短纖維經開纖后制得PBT超細纖維織物質地柔軟、彈性好，并且常壓條件便可實現染色。
圖1為本發明實施例中噴絲孔截面示意圖；圖2為本發明實施例1制備的定島型海島短纖維的掃描電鏡圖。
具體實施例方式為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。本發明實施例公開了一種定島型海島纖維的制備方法，包括將島組分在第一螺桿擠出機內熔融；將海組分在第二螺桿擠出機內熔融；將第一螺桿擠出機的熔融體和第二螺桿擠出機的熔融體通過紡絲組件擠成型得到初生海島纖維；將初生海島纖維依次進行冷卻、上油、牽伸、卷曲、松弛定型后切斷得到定島型海島短纖維。按照本發明，所述島組分為PBT，PBT大分子鏈段上具有較長的柔性鏈段，因此由 PBT制得的纖維具有較高柔軟性和彈性回復率，并且具有良好的染色性能。所述海組分為堿可溶性聚酯，優選為聚對苯二甲酸乙二醇酯與二羧酸的共聚酯(CoPET)，所述二羧酸選自脂肪族化合物或芳香族酸，如草酸、丙二酸、琥珀酸、己二酸、間苯二甲酸、磺化間苯二酸等。島組分與海組分的重量比優選為70% 85% 15% 30%。按照本發明，可以分別提供PBT切片和堿溶性聚酯切片，然后對所述PBT切片和堿溶性聚酯切片進行干燥處理后再分別送入螺桿擠出機進行熔融。所述PBT切片干燥溫度為 120 160°C，優選為125 150°C，干燥時間優選為4小時 12小時；所述堿溶性聚酯的干燥溫度為100°C 150°C，更優選為110°C 140°C，干燥時間優選為8小時 16小時。本發明對PBT切片和堿溶性聚酯切片的干燥環境沒有特殊要求，可以在電熱鼓風烘箱、紅外烘箱、熱風循環烘箱等本領域技術人員熟知的干燥設備內進行干燥。將PBT切片干燥后，放入第一螺桿擠出機內熔融，第一螺桿擠出機的熔融溫度優選為240°C 280°C，更優選為250°C 270°C。將堿可溶性聚酯切片干燥后，放入第二螺桿擠出機內熔融，第二螺桿擠出機的熔融溫度優選為260°C 290°C，更優選為265°C ^5°C。本發明中使用的擠出機可以為單螺桿擠出機或雙螺桿擠出機，擠出機螺桿的直徑為50mm 130mm，優選為60mm 120mm，長徑比為20 27優選為22 25，更優選為23 M ；壓縮比優選為3 4。兩個螺桿擠出機內的熔融體分別進入PBT、堿可溶性聚酯紡絲箱體，經各自的紡絲計量泵進入復合紡絲組件。在復合紡絲組件內，經同一個熔體分配板、噴絲板擠出形成初生海島纖維，擠出壓力為6Mpa 15Mpa，優選為7Mpa 13Mpa。按照本發明，所述噴絲板具有圓形噴絲孔，如圖1所示，為噴絲孔的截面示意圖。圖1所述噴絲孔11截面形狀為圓形，包括多個圓形的島相擠出孔1和包圍島相擠出孔的海相擠出孔2，對于所述島相擠出孔的數量，并無特別限制，可以為25個 117個。在圖1中，島相擠出孔的數量為37個，這樣可形成島數為37的海島纖維。所述PBT和堿可溶性聚酯兩個組分可分別通過所述島相擠出孔和所述海相擠出孔擠出形成海島纖維。得到初生海島纖維后，將所述初生海島纖維經冷卻吹風裝置進行冷卻定型，冷卻溫度優選為20°C 25°C。初生海島纖維經過冷卻后，優選使用雙面上油輪進行上油，上油后初生海島纖維含油量優選占纖維總重的0. 8% 1. 5%，更優選為0. 9% 1. 4%。所述上油可以使用本領域技術人員熟知的陰離子或非離子表面活性劑，優選采用硅烷類油劑，具體為以下任意一種或多種聚硅氧烷類和各種改性硅烷類油劑，可以降低纖維之間的摩擦； 礦物油類，可以降低纖維和金屬之間的摩擦；以及抗靜電類油劑。將上油后的初生海島纖維按照成品所需的總旦數統一集束后進行牽伸，牽伸總牽倍優選為2. 5 5. 5倍，更優選為3 5. 2倍，牽伸級數優選為2級或以上，每一級牽伸倍數優選為1. 1倍 4倍。纖維經過牽伸后，經卷曲成形，具體可以為將纖維導入機械卷曲機
進行卷曲，卷曲機的主壓優選為1. mcg/cm2 3. ^g/cm2，背壓力優選為0. ^g/cm2 3. Okg/
2
cm ο卷曲后的纖維進入松弛定型機中進行松弛熱定型，松弛熱定型是指將纖維在一定的張力下進行熱處理，使其具有穩定的尺寸和形態的工藝。按照本發明的方案，進行這樣的處理可以使纖維具有穩定的尺寸，縮水率下降；消除褶皺，提高抗皺能力；提高抗起球能力，增強纖維的彈性。松弛熱定型的溫度優選為70°C 120°C，更優選為80°C 115°C。松弛定型后的纖維經切斷機按需求切斷、包裝后得到定島型海島短纖成品。將按照上述方法制備的定島型海島短纖維依次進行開松、梳理、鋪網、針刺后得到無紡布，將無紡布在堿液中浸泡、蒸煮出去所述海組分后得到PBT超細纖維無紡布。將制得的PBT超細纖維無紡布進行染色的過程可以為將PBT超細纖維無紡布放入染色機中，將染浴升溫至95°C 105°C，保溫20min 60min后再降溫至40°C 60°C，然后將染色后的超細纖維織布用本領域技術人員熟知的方法進行水洗、干燥。為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明提供的定島型海島短纖維的制備進行描述。下面實施例和比較例中，均使用同一種螺桿擠出機，參數如下直徑為80mm， 長徑比為25，壓縮比為4 ；使用的CoPET切片均由揚州新惠纖維材料研究所有限公司提供， 溶解性為:(lwt% NaOH 溶液，95°C )min 35。
實施例11、制備定島型海島短纖維取78份PBT切片在145°C干燥后，放入第一螺桿擠出機在260°C熔融；取22份 CoPET切片在125°C干燥后放入第二螺桿擠出機在275°C熔融。將兩個螺桿擠出機的熔融體經如圖1所示的噴絲板擠出成型得到初生海島纖維， 以下實施例均采用此噴絲板擠出成型，擠出壓力為llMpa，得到島數為37的初生海島纖維， 所述初生海島纖維由島相部和包圍島相部的海相部組成，其中島相部成分為PBT，海相部成分為COPET ；然后將所述初生海島纖維經冷卻吹風裝置進行側吹風冷卻定型，冷卻溫度23°C， 再經雙面上油輪進行上油，油劑為硅氧烷乳液，纖維上油后的含油量為1. 1%，然后將所述纖維依次經過3. 5倍、1. 1倍的牽伸后，進入卷曲機進行機械卷曲成形，將卷曲后的纖維導入松弛定型機中在95°C進行松弛定型，松弛定型后將纖維切斷成50mm的短纖定島型海島短纖成品，得到定島型海島短纖維，測量纖維性能如表1，圖2為本實施例制備的定島型海島短纖維的掃描電鏡圖。2、制備PBT超細纖維無紡布將步驟1制得海島纖維導入開松機中進行開松后放入梳理機中梳理成網后再進行機械鋪網，然后將纖維網導入針刺機中進行針刺處理得到海島纖維無紡布，針刺密度為 4000 針 /cm2 ；將制得的無紡布送入3wt%的NaOH堿池中浸泡蒸煮，蒸煮溫度為90°C，將開纖后的無紡布用15°C的冷卻水迅速冷卻清洗、干燥得到PBT超細纖維無紡布。實施例2至實施例41、制備定島型海島短纖維上述三個實施例均以PBT作為島相，以COPET作為海相，的具體工藝參數見表2，測量實施例2至5制備的定島型海島短纖維性能，列于表1。2、制備PBT超細纖維無紡布上述三個實施例此步工序與實施例1相同。比較例11、制備定島型海島短纖維取75份PET切片在170°C干燥后，放入第一螺桿擠出機在280°C熔融；取22份 CoPET切片在120°C干燥后放入第二螺桿擠出機在270°C熔融；將兩個螺桿擠出機的熔融體經如圖1所示的噴絲板擠出成型得到初生海島纖維， 擠出壓力為9Mpa，得到島數為37的初生海島纖維，其中島相部成分為PET，海相部成分為 COPET ；然后將所述初生海島纖維經冷卻吹風裝置進行側吹風冷卻定型，冷卻溫度20°C， 再經雙面上油輪進行上油，油劑為硅氧烷乳液，纖維上油后的含油量為1. 1%，然后將所述纖維依次經過2. 0倍、1. 8倍的牽伸后，進入卷曲機進行機械卷曲成形，將卷曲后的纖維導入松弛定型機中在90°C進行松弛定型，松弛定型后將纖維切斷成40mm的短纖定島型海島短纖成品，得到定島型海島短纖維，測量纖維性能列于表1。2、制備PET超細纖維無紡布
將步驟1制得海島纖維導入開松機中進行開松，將開松后的纖維放入梳理機中梳理成網后再進行機械鋪網，然后將纖維網導入針刺機中進行針刺處理得到海島纖維無紡布，針刺密度為3200針/cm2 ；將制得的無紡布送入3. 2wt%的NaOH堿池中浸泡蒸煮，蒸煮溫度為90°C，將開纖后的無紡布用15°C的冷卻水迅速冷卻清洗、干燥得到PET超細纖PU無紡布。將實施例1至5及比較例1制備的超細纖維無紡布分別導入染色機中進行染色， 染色使用的染料均購自上海偉旭化學工貿有限公司，染色的工藝參數及染色效果見表3。超細纖維織布染色效果及觸感評測測試人員15名布料銷售人員測試人員分別觀察并用手接觸經染色的實施例1至4和比較例1制得超細纖維無紡布，通過下述評價標準進行評測，評價結果由最多的評價決定。染色飽和度評價標準飽和度等級由“★”表示，“★”的個數越多表示織布織布顏色飽和度越高，色彩越鮮艷、明亮。柔軟度評價標準柔軟度等級由“ · ”表示，“ ”的個數越多表示織布越柔軟細膩。測試結果列于表4。表1、本發明實施例及比較例制備的海島短短纖維力學性能
權利要求
1.一種定島型海島短纖維，其特征在于，所述定島型海島短纖維的島組分為聚對苯二甲酸丁二酯，海組分為堿可溶性聚酯。
2.根據權利要求1所述的定島型海島短纖維，其特征在于，所述島組分與海組分按重量比為70% 85%: 15% 30%。
3.一種制備權利要求1至2任一項所述定島型海島短纖維的制備方法，其特征在于，包 括將所述島組分在第一螺桿擠出機內熔融； 將所述海組分在第二螺桿擠出機內熔融；將所述第一螺桿擠出機的熔融體和所述第二螺桿擠出機的熔融體通過紡絲組件擠出成型得到初生海島纖維；將所述初生海島纖維依次進行冷卻、上油、牽伸、卷曲、松弛定型后切斷得到定島型海島短纖維。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，將所述島組分在第一螺桿擠出機內熔融的溫度為240°C 280°C。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，將所述海組分在第二螺桿擠出機內熔融的溫度為260°C 290°C。
6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷卻的溫度為20°C 25°C。
7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述上油后纖維的含油量為0.Swt % 1. 5wt%。
8.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，對所述初生海島纖維進行牽伸的總牽倍為2. 5 5. 5倍。
9.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述松弛定型的溫度為70°C 120°C。
全文摘要
本發明提供一種定島型海島短纖維，所述定島型海島短纖維的島組分為聚對苯二甲酸丁二酯，海組分為堿可溶性聚酯。本發明還提供一種制備上述海島短纖維的方法，包括將所述島組分在第一螺桿擠出機內熔融；將所述海組分在第二螺桿擠出機內熔融；將所述第一螺桿擠出機的熔融體和所述第二螺桿擠出機的熔融體通過紡絲組件擠出成型得到初生海島纖維；將所述初生海島纖維依次進行冷卻、上油、牽伸、卷曲、松弛定型后切斷得到定島型海島短纖維。采用本發明提供的定島型海島短纖維制得PBT超細纖維織物質地柔軟、彈性好，并且常壓條件便可實現染色。
文檔編號D01D5/28GK102260929SQ201010194080
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月28日 優先權日2010年5月28日
發明者張飛躍, 蔡世鎮, 閆忠山 申請人:廈門泓信特種纖維有限公司