專利名稱：一種并列復合型彈性纖維及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種并列復合型彈性纖維，特別涉及一種含聚對苯二甲酸丁二醇酯的 雙組分彈性纖維。
背景技術：
復合纖維是國際上60年代發(fā)展起來的一種化學纖維新品種，其中兩組分的復合 纖維也稱雙組分纖維或共軛纖維。它是將組分、配比、粘度等不同的兩種成纖高聚物熔體， 分別輸送到同一紡絲組件，在組件的適當部位匯合，從同一噴絲孔噴出成為一根纖維。并列型復合纖維是開發(fā)最早、產(chǎn)量較大、比較重要的復合纖維品種，最初人們研 究、開發(fā)復合纖維時，主要想用化學纖維模擬天然羊毛的卷曲性彈性。隨著人們對微觀結構 的不斷深入，發(fā)現(xiàn)羊毛的橫截面與其它天然纖維不同，它是由近似為兩個半圓形、彼此緊密 粘合在一起的正皮質(zhì)和仲皮質(zhì)構成的。這兩部分的各種結構單元(微纖結晶區(qū)和無序區(qū) 等)的性質(zhì)和排列是不同的。在干燥狀態(tài)仲皮質(zhì)收縮比正皮質(zhì)略小，因此造成沿纖維軸向 互相環(huán)繞或互相扭去，而呈現(xiàn)螺旋狀的主體卷曲。具有高度自然卷曲和膨松性的并列型復 合纖維正是在羊毛類角朊纖維的仿生啟示下研制成功的。這種復合纖維的制法是將熱脹 縮性或濕脹縮性不同的兩種聚合物，像羊皮的兩種皮質(zhì)那樣，并列地紡成一根單絲，通過加 熱使之收縮，這樣就可以得到螺旋狀的立體卷曲。由于這種卷曲出自纖維的內(nèi)在性質(zhì)，因而 與一般纖維通過外部施加熱和機械作用的卷曲形變不同，是永久性的。中國專利CN 1962968A公開了一種PBT/PET三維卷曲纖維的制備方法及應用，采 用特性粘度為1. 00dl/g的PBT切片和特性粘度為0. 64dl/g的PET為原料，PBT低溫熔融高 溫擠出，PET高溫熔融低溫擠出，通過并列型復合組件得到并列纖維卷繞絲，卷繞絲經(jīng)平衡、 集束、浸油水浴拉伸，上油、切斷和松弛熱定型得到PBT/PET三維卷曲纖維。通過這兩種特 性粘度的PBT與PET組合，經(jīng)過延伸切斷得到的彈性纖維，但是由于特性粘度差較小，且PET 特性粘度大，纖維的潛在收縮率不高，延伸后不能獲得較高的彈性伸長率及彈性回復率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種彈性好、彈性回復率高的雙組分彈性纖維及其制備方 法。發(fā)明的技術方案如下—種并列復合型彈性纖維，由聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚對苯二甲酸乙二醇酯以 70 30 30 70的重量比進行并列復合紡絲后經(jīng)假捻加工制得，其中，聚對苯二甲酸乙 二醇酯的特性粘度為0. 45 0. 60dl/g，聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚對苯二甲酸乙二醇酯 的特性粘度差為0. 40 1. 05dl/g。選用聚對苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度為0. 45 0. 60dl/g，是低于普通聚對苯 二甲酸乙二醇酯(特性粘度為0. 64dl/g左右)量產(chǎn)品的，這是因為如果采用特性粘度相對 較高的聚對苯二甲酸乙二醇酯與聚對苯二甲酸丁二醇酯組合，經(jīng)熔融復合紡絲得到的并列纖維及由該纖維得到的織物彈性伸長率較差，如果采用特性粘度過低的聚對苯二甲酸乙二 醇酯與聚對苯二甲酸丁二醇酯組合，則通過復合紡絲得到的并列纖維性能提升不高，且成 本提高，紡絲性變差。本專利所提及的聚對苯二甲酸乙二醇酯也包括了改性聚對苯二甲酸 乙二醇酯，如陽離子聚對苯二甲酸乙二醇酯、難燃聚對苯二甲酸乙二醇酯、全消光聚對苯二 甲酸乙二醇酯等。選用與聚對苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度差為0. 40 1. 05dl/g的聚對苯二甲酸 丁二醇酯，這是因為特性粘度差低于0. 40dl/g，則纖維彈性不明顯；特性粘度差增大，則彈 性性能提高，當粘度差高于1. 05dl/g之后，彈性性能提高程度降低，且高粘度差會導致紡 絲性變差，噴絲板孔口彎曲效應變大，紡絲困難，因此選擇特性粘度差為0. 40 1. 05dl/g 較合適。為了成本及彈性性能考慮，選擇聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚對苯二甲酸乙二醇酯 的重量比為70 30 30 70。采用的聚對苯二甲酸丁二醇酯，優(yōu)選特性粘度為1. 00 1. 50dl/g，特性粘度太高 會導致熔融復合紡絲困難，且切片成本上升；特性粘度太低則通過熔融復合紡絲得到的并 列纖維彈性性能不明顯。本發(fā)明的彈性纖維截面形狀可以為圓形、雙仁花生形等。因為是假捻加工纖維，所 以優(yōu)選截面形狀為圓形。且因噴絲孔帶有隔板設計，兩組分聚合物在噴絲孔后粘結，孔口彎 曲效應降低，紡絲性提高。由于需求與用途的差異，優(yōu)選彈性纖維的單絲纖度范圍為0. 45 7. OOdtex，在此 范圍的彈性纖維，纖度由33dtex至167dtex，單束纖維根數(shù)可由24根至72根，可滿足多種 用途。本發(fā)明纖維的制造方法，具體是將特性粘度為0. 45 0. 60dl/g的聚對苯二甲酸 乙二醇酯切片，以及與聚對苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度差為0. 40 1. 05dl/g的聚對苯 二甲酸丁二醇酯切片，分別干燥至水分lOOppm以下，分別送入A和B螺桿熔融擠出，其中 聚對苯二甲酸丁二醇酯的熔融擠出溫度為245 285°C，且溫度越低，彈性纖維彈性性能越 好；聚對苯二甲酸乙二醇酯的熔融擠出溫度為275 300°C，然后在265 295°C的紡絲箱 體溫度條件下，通過計量泵，經(jīng)隔板型并列噴絲板擠出成型，在速度為2500 5000m/min的 條件下卷取，對卷取絲進行假捻加工，在倍率為1. 20 2. 50的條件下制得并列復合型彈性 纖維。假捻加工采用熱針延伸假捻加工，熱針設置在喂絲羅拉之后，熱箱之前，其溫度為 70 110°C，熱針處延伸倍率為1.20 2. 50，假捻加工溫度為170 210°C，在該加工溫度 范圍內(nèi)，彈性變化不明顯，當超過210°C以后，加工后的彈性纖維會產(chǎn)生融著，假捻處加工倍 率為1. 10 1. 00，加工速度為300 SOOm/min。加工倍率由熱針處加工倍率與假捻處加 工倍率兩部分組成，并且假捻處加工倍率為1. 10 1. 00，其余均為熱針處加工倍率。本發(fā)明的優(yōu)點是常規(guī)聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維由于切片價格較高，因而適用 范圍受到限制，而且單成分聚對苯二甲酸丁二醇酯纖維的彈性伸長率較高，但彈性回復率 較差。使用聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚對苯二甲酸乙二醇酯組合來制造彈性纖維，纖維原 料成本下降，在保證彈性伸長率的情況下，提高了彈性回復率。對卷曲絲采用熱針延伸假捻 加工，一是兩組分粘度差產(chǎn)生的自然卷曲，它是纖維結構決定的，因而具有永久性；二是假捻加工給纖維物理加彈，因而可以獲得比延伸絲更好的彈性。通過本技術生產(chǎn)的彈性纖維 的彈性伸長率為130 220%，彈性回復率在85%以上。說明書及實施例中提及的彈性伸長率、彈性回復率測定方法參照JIS L1090標準 測定。


圖1是本發(fā)明并列復合型彈性纖維的截面形狀圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。以下實施例不應看作是對本發(fā)明的 限制。實施例1熔融法制備雙組分彈性纖維，選取特性粘度為1. 31dl/g的聚對苯二甲酸丁二醇 酯與特性粘度為0. 51dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯進行復合紡絲，它們的特性粘度差為
0.80dl/g。分別干燥，使其水分小于lOOppm，將干燥后的聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚對苯二 甲酸乙二醇酯以50 50的重量比分別投入1號/2號紡絲箱。設定紡絲溫度，1號擠出機 螺桿溫度265°C;2號紡絲機螺桿溫度285°C;紡絲箱體溫度為270°C。使用并列型噴絲板進 行紡出，設定卷繞速度為2500m/min，控制原絲品種300dtex/48F。對卷繞好的預取向絲進行假捻加工，假捻機上喂絲羅拉后的熱針溫度設定80°C， 熱箱溫度190°C，熱針處的延伸倍率設定1.85，熱箱處的延伸倍率設定1.0，總延伸倍率為
1.85，延伸速度500m/min。最終的DTY品種167dtex/48F,單絲纖度為3. 48dtex。測定延伸假捻后的DTY絲強度、斷裂伸長率、彈性伸長率、彈性回復率。具體數(shù)值 見表1。實施例2采用與實施例1相同的聚合物重量比、紡絲溫度、紡絲速度、原絲品種、加工方式、 加工溫度、加工倍率、加工速度，但改變兩種聚合物的特性粘度差，選取特性粘度為1. 50dl/ g的聚對苯二甲酸丁二醇酯與特性粘度為0. 45dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯進行復合紡 絲，它們的特性粘度差為1. 05dl/g。具體數(shù)值見表1。實施例3采用與實施例1相同的聚合物重量比、紡絲溫度、紡絲速度、原絲品種、加工方式、 加工溫度、加工倍率、加工速度，但改變兩種聚合物的特性粘度差，選取特性粘度為1. OOdl/ g的聚對苯二甲酸丁二醇酯與特性粘度為0. 60dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯進行復合紡 絲，它們的特性粘度差為0. 40dl/g。具體數(shù)值見表1。實施例4采用與實施例1相同特性粘度的聚合物、紡絲溫度、紡絲速度、原絲品種、加工方 式、加工溫度、加工倍率、加工速度，但改變兩種聚合物的重量比。聚對苯二甲酸丁二醇酯與 聚對苯二甲酸乙二醇酯的重量比有50 50變?yōu)?0 30。具體數(shù)值見表1。實施例5采用與實施例1相同特性粘度的聚合物、紡絲溫度、紡絲速度、原絲品種、加工方
5式、加工溫度、加工倍率、加工速度，但改變兩種聚合物的重量比。聚對苯二甲酸丁二醇酯與 聚對苯二甲酸乙二醇酯的重量比有50 50變?yōu)?0 70。具體數(shù)值見表2。實施例6采用與實施例1相同特性粘度的聚合物、聚合物重量比、紡絲速度、原絲品種、加 工方式、加工溫度、加工倍率、加工速度，但改變聚對苯二甲酸丁二醇酯的紡絲溫度。聚對苯 二甲酸丁二醇酯的螺桿溫度由265°C降低為245°C。具體數(shù)值見表2。實施例7采用與實施例1相同特性粘度的聚合物、聚合物重量比、紡絲溫度、加工方式、加 工溫度、加工速度，但改變紡絲速度。紡絲速度由2500m/min上升為4000m/min。原絲品種 相應變?yōu)?00dtex/48F，熱針處的延伸倍率變?yōu)?. 20，最終的DTY品種仍為167dtex/48F。 具體數(shù)值見表2。實施例8采用與實施例1相同特性粘度的聚合物、聚合物重量比、紡絲溫度、紡絲速度、加 工方式、加工溫度、加工倍率、加工速度，但改變原絲品種為60dtex/72F，最終的DTY品種 33dtex/72F，單絲纖度為0. 46dtex。具體數(shù)值見表2。實施例9采用與實施例1相同特性粘度的聚合物、聚合物重量比、紡絲溫度、紡絲速度、加 工方式、加工溫度、加工倍率、加工速度，但改變原絲品種為300dtex/24F，最終的DTY品種 167dtex/24F,單絲纖度為6. 96dtex。具體數(shù)值見表3。實施例10采用與實施例1相同特性粘度的聚合物、聚合物重量比、紡絲溫度、紡絲速度、原 絲品種、加工方式、加工倍率、加工速度，但改變加工溫度。熱針溫度由80°C上升為110°C， 熱箱溫度由190°C上升為210°C。具體數(shù)值見表3。對比例1采用與實施例1相同的聚合物重量比、紡絲溫度、紡絲速度、原絲品種、加工方式、 加工溫度、加工倍率、加工速度，但改變兩種聚合物的特性粘度差，選取特性粘度為1. 31dl/ g的聚對苯二甲酸丁二醇酯與特性粘度為0. 64dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯進行復合紡 絲，它們的特性粘度差為0. 67dl/g。具體數(shù)值見表3。對比例2采用與實施例1相同特性粘度的聚合物、聚合物重量比、紡絲溫度、紡絲速度、原 絲品種、加工溫度、加工倍率、加工速度，但改變加工方式，不采用熱針進行加工，僅使用熱 箱，熱箱溫度與實施例1相同，為190°C。具體數(shù)值見表3。表 1 表2 表 權利要求
一種并列復合型彈性纖維，其特征在于該纖維由聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚對苯二甲酸乙二醇酯以70∶30～30∶70的重量比進行并列復合紡絲后經(jīng)假捻加工制得，其中，聚對苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度為0.45～0.60dl/g，聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚對苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度差為0.40～1.05dl/g。
2.根據(jù)權利要求1所述的并列復合型彈性纖維，其特征在于聚對苯二甲酸丁二醇酯 的特性粘度為1. 00 1. 50dl/g。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的并列復合型彈性纖維，其特征在于該彈性纖維截面形 狀為圓形，單絲纖度為0. 45 7. Odtex0
4.根據(jù)權利要求1或2所述的并列復合型彈性纖維，其特征在于該彈性纖維的彈性 伸長率為130 220%，彈性回復率在85%以上。
5.一種權利要求1所述的并列復合型彈性纖維的制造方法，其特征在于將特性粘度 為0. 45 0. 60dl/g的聚對苯二甲酸乙二醇酯切片，以及與聚對苯二甲酸乙二醇酯的特 性粘度差為0. 40 1. 05dl/g的聚對苯二甲酸丁二醇酯切片，分別干燥至水分IOOppm以 下，分別送入A和B螺桿熔融擠出，其中聚對苯二甲酸丁二醇酯的熔融擠出溫度為245 285°C，聚對苯二甲酸乙二醇酯的熔融擠出溫度為275 300°C，然后在265 295°C的紡絲 箱體溫度條件下，通過計量泵，經(jīng)隔板型并列噴絲板擠出成型，在速度為2500 5000m/min 的條件下卷取，對卷取絲進行假捻加工，在倍率為1. 20 2. 50的條件下制得并列復合型彈 性纖維。
6.根據(jù)權利要求5所述的并列復合型彈性纖維的制造方法，其特征在于所述假捻加 工為熱針延伸假捻加工，其熱針溫度為70 110°C，假捻加工溫度為170 210°C，加工倍 率由熱針處加工倍率與假捻處加工倍率兩部分組成，熱針處加工倍率為1. 20 2. 50，假捻 處加工倍率為1. 10 1. 00，加工速度為300 800m/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種并列復合型彈性纖維及其制造方法，由聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚對苯二甲酸乙二醇酯以70∶30～30∶70的重量比進行并列復合紡絲后經(jīng)假捻加工制得的并列復合型彈性纖維。其中聚對苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度為0.45～0.60dl/g，聚對苯二甲酸丁二醇酯與聚對苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度差為0.40～1.05dl/g。本發(fā)明的彈性纖維彈性伸長率為130～220％，彈性回復率在85％以上。
文檔編號D01F8/14GK101851812SQ20091026364
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者張雷, 曹海兵, 藤森稔 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司