專利名稱：能與天然纖維常溫常壓一體共染的聚酯長絲及其復(fù)合紗和織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能與天然纖維常溫常壓一體共染的聚酯長絲及其復(fù)合紗和織物，還涉及它們的制備方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，聚酯纖維具有挺括、結(jié)實、耐洗和耐穿等優(yōu)點，但是與天然纖維相比，存在易起毛、起球，穿著舒適性差等不足之處。于是聚酯混紡織物應(yīng)運而生，混紡織物既具有天然纖維的舒適性、柔軟的手感、吸濕透氣性，又具有合成纖維的挺括、懸垂、防皺抗縮，可機洗免熨燙等特點。但目前世界各國仍大部分采用以滌綸短纖維與天然纖維均一混合，再經(jīng)紡紗而制成混紡織物的工藝。這種傳統(tǒng)的毛滌混紡織物生產(chǎn)工藝一般采用復(fù)精梳色纖維紡紗(即毛條和滌綸分別進行條染，并經(jīng)復(fù)精梳加工)再織造成織物，該工藝流程長，纖維損耗大，損傷嚴重，生產(chǎn)成本高；或采用織物白坯匹染，但由于滌綸必須高溫高壓染，這種染色條件對羊毛纖維損傷嚴重。而且傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的混紡織物仍存在靜電和起毛、起球性，而且織物的手感和外觀無法與純羊毛織物相比。
早在1990年，世界紡織專家就預(yù)言21世紀新一代羊毛織物的發(fā)展趨勢，是研制開發(fā)中心層為聚酯纖維的羊毛多維結(jié)構(gòu)復(fù)合紗，這種復(fù)合紗以聚酯長絲作骨架，即聚酯長絲處于紗線內(nèi)層，可增加織物的強度、挺括性、彈性和耐皺性，而聚酯長絲外層復(fù)合羊毛，可賦予織物蓬松性、保暖性、吸濕透氣性和優(yōu)良的染色性。復(fù)合紗的織物集天然纖維、滌綸乃至多種纖維的優(yōu)點于一身，達到各自優(yōu)缺點互補。復(fù)合紗外層的羊毛、天然纖維直接與人體接觸，合成纖維被包覆在復(fù)合紗的中心層，避免了與人體直接接觸摩擦，從而得到具有超天然纖維特性的優(yōu)良的多維結(jié)構(gòu)復(fù)合纖維混紡織物。
聚酯長絲與天然纖維多維結(jié)構(gòu)復(fù)合紗線織物的研制要解決兩大難題，其一是要解決聚酯長絲與天然纖維緊密包覆的問題。由于常規(guī)聚酯長絲與天然纖維模量不匹配，在形成嵌芯型復(fù)合結(jié)構(gòu)紗線時，因聚酯長絲與天然纖維在包覆時纖維之間會產(chǎn)生滑移，從而導(dǎo)致因聚酯長絲與天然纖維之間抱合疏松而無法通過織造。其二是要解決聚酯長絲常溫常壓染色的問題，由于常規(guī)聚酯長絲要求高溫高壓染色而無法與天然纖維在常溫常壓下同浴一體共染，從而給織物的染色和織造工藝造成許多麻煩。
CN1250826A公開了一種毛滌復(fù)合異色紗及其加工方法，該方法采用了著色的常規(guī)滌綸纖維(短纖維或長絲)與成型的毛纖維復(fù)合，形成毛滌復(fù)合異色紗。該方法因沒有解決滌綸纖維常溫常壓染色的問題，只能采用紡前著色法對滌綸纖維進行染色，使其成為著色的滌綸纖維(短纖維或長絲)，然后再與成型的毛纖維包繞復(fù)合而成毛滌復(fù)合異色紗。所述著色滌綸纖維長絲與毛纖維的毛紗的復(fù)合方法采用了著色滌綸纖維長絲(復(fù)絲)與毛紗按圓柱螺旋線的形式相互包繞成單層毛滌復(fù)合紗，再在該單層毛滌復(fù)合紗外面按圓柱螺旋線的形式包繞一根著色滌綸復(fù)絲，形成二重包覆型復(fù)合紗。該方法之所以增加一道著色滌綸復(fù)絲包覆工序，形成二重包覆型復(fù)合紗，就是因為常規(guī)聚酯長絲與天然纖維模量不匹配，聚酯長絲與天然纖維在包覆時纖維之間會產(chǎn)生滑移，從而導(dǎo)致因聚酯長絲與天然纖維之間抱合疏松，不緊密，這種復(fù)合紗無法通過織造。增加一道著色滌綸復(fù)絲包覆工序是為了加固常規(guī)聚酯長絲與天然纖維之間的抱合，以便順利通過織造。但正因為如此，不但增加了一道工序，增加了原料，提高了成本，而且這種二重包覆型復(fù)合紗加工成的織物手感發(fā)硬。而且該方法加工成的復(fù)合紗沒有解決滌綸纖維的“露底”問題，復(fù)合紗外觀滌綸纖維多于羊毛纖維。
CN 1385566 A提供了一種具有分形結(jié)構(gòu)的聚酯纖維及其制造方法和由此纖維得到的織物。該專利通過對聚酯熔融紡絲工藝中紡絲溫度和張力的控制，提供了一種聚酯纖維，它具有只有天然纖維才存在的自然扭曲的分形結(jié)構(gòu)，所加工成的織物綜合了天然纖維和合成纖維的優(yōu)點，具有很好的染色性和定型性。該專利所涉及的聚酯長絲與天然纖維紗線是通過合股并紗的方法得到復(fù)合紗，使聚酯長絲卷縮于紗線的內(nèi)部，天然纖維在紗線的外部，形成“龍纏柱”結(jié)構(gòu)。從宏觀上看，天然纖維總是突出在復(fù)合紗的表面。但是卷縮于紗線內(nèi)部的聚酯纖維如“龍纏柱”結(jié)構(gòu)中的柱子，時不時地會露出來，即出現(xiàn)復(fù)合紗中的“露底”現(xiàn)象。
CN 1385566 A通過對聚酯熔融紡絲工藝中紡絲溫度和張力的控制，紡制出區(qū)域結(jié)晶結(jié)構(gòu)為一種扭曲結(jié)構(gòu)的聚酯纖維，這種聚酯纖維粒子的尺寸較大，使其無定形區(qū)尺寸比普通聚酯纖維的大，所以染色性能大大提高，具有很好的常壓可染性。該發(fā)明的聚酯纖維對分散染料的上染百分率比普通聚酯纖維的高。盡管如此，該發(fā)明并沒有解決聚酯纖維與天然纖維在常溫常壓下同浴一體共染的問題。
世界各國和中國用了20多年時間企圖通過滌綸化學(xué)改性，解決滌綸常溫常壓染的問題，但由于不同纖維染料之間起化學(xué)反應(yīng)，至今尚未解決聚酯纖維與羊毛或真絲常溫常壓同浴一體共染的問題。據(jù)報道，印染界曾發(fā)明了一種滌綸低溫染的染料，曾轟動一時，但后來發(fā)現(xiàn)這種染料載體有毒，且色淺、日曬牢度差等缺陷。
本發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)研究和實驗，通過對聚酯熔融紡絲工藝中紡絲速度和張力的控制，提供了一種模量與天然纖維匹配，并能在常溫常壓下與天然纖維同浴一體共染的聚酯長絲，在此基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能與天然纖維常溫常壓一體共染的聚酯長絲及其制備方法；本發(fā)明的另一個目的是提供一種由上述聚酯長絲與棉、毛、羊絨等天然纖維緊密包覆纏繞復(fù)合制成的嵌芯型多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗及其制備方法；本發(fā)明還有一個目的是提供由上述嵌芯型多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗加工成的能在常溫常壓下同浴一體共染的聚酯復(fù)合紗織物，該織物具有純天然纖維織物的外觀，并具有超天然纖維織物的性能。
本發(fā)明提供的一種能與天然纖維常溫常壓一體共染的聚酯長絲，其特征在于(1)纖維的雙折射率Δn＝80～100×10-3；(2)纖維的強力為3～5CN/dtex；(3)斷裂伸長為30～50％；(4)沸水收縮率為8～20％；(5)初始模量為常規(guī)滌綸的50～70％；(6)結(jié)晶度(40％)＜常規(guī)聚酯FDY絲結(jié)晶度(45％)。
具有上述性能的聚酯長絲的制備方法，其特征在于在常規(guī)的聚酯長絲紡絲機上，選擇以下條件進行紡絲紡絲速度為2500～5000米/分，采用常規(guī)聚酯長絲的紡絲溫度(290℃-298℃)，在纖維細頸脆化區(qū)內(nèi)控制張力為1～2達因/厘米2，制得的聚酯長絲規(guī)格為27.8dtex(25d)～222.2dtex(200d)。
在常規(guī)的聚酯長絲紡絲機上，通過增設(shè)一個張力調(diào)節(jié)裝置，用張力紡絲一步法制取聚酯纖維，其原理與國外研究超高速紡絲的基本原理類似。張力紡絲中最關(guān)鍵的是頸縮現(xiàn)象和應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶。熔體細流從噴絲板自由噴出，由于絲條本身溫度高，分子的流動取向很低，絲條經(jīng)細化區(qū)，在軸向的高張力作用下，大分子取向逐漸增大，形成頸縮區(qū)，絲條截面突然減小，因應(yīng)力集中造成超拉伸，形成晶核，大大加快了PET的結(jié)晶速率，此結(jié)晶速率是無取向結(jié)晶的104倍，從而導(dǎo)致了取向誘導(dǎo)結(jié)晶，形成了高取向高結(jié)晶的纖維結(jié)構(gòu)。應(yīng)力大小是控制絲條取向和結(jié)晶結(jié)構(gòu)的決定因素，因此所施張力大小與晶格形態(tài)關(guān)系密切。本發(fā)明方法中，張力控制在1～2達因/厘米2，張力過大或過小會在無定形取向和結(jié)晶之間轉(zhuǎn)化，只有當張力合適時，才能產(chǎn)生強烈的取向誘導(dǎo)結(jié)晶，這種結(jié)晶的晶格粗，間隙大，有利于染料滲入，使聚酯長絲可以在常溫常壓下染色。
本發(fā)明聚酯長絲與常規(guī)紡FDY絲工藝條件和性能比較

本發(fā)明還提供了由上述聚酯長絲制成的多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗。該聚酯復(fù)合紗，采用由上述方法制備的聚酯長絲與天然纖維紗線在常規(guī)紡絲設(shè)備上進行包覆而制成。由于上述聚酯長絲的初始模量為常規(guī)滌綸的50～70％，與天然纖維相匹配，因此能用棉、毛、羊絨等天然纖維紗線與其緊密包覆纏繞，形成一種聚酯長絲包覆在中心層、天然纖維紗線緊密包覆纏繞在外層的嵌芯型多維結(jié)構(gòu)復(fù)合紗。由于天然纖維紗線緊密包覆纏繞在外層，這種復(fù)合紗中芯層的聚酯長絲極少“露底”，外觀與純天然纖維紗線非常相似。
上述多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗的制備方法，是在常規(guī)細紗紡紗機上，在天然纖維紗線加捻前，引入本發(fā)明提供的聚酯長絲一起加捻，用張力控制器控制張力，捻度為500～800捻/米，天然纖維和聚酯長絲緊密包覆纏繞在一起，并且將聚酯長絲包覆在內(nèi)。所述天然纖維選自棉、毛、羊絨等。
本發(fā)明的多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗加工工藝采用常規(guī)紡紗設(shè)備和一步法紡紗工藝，與當前已有的其他聚酯復(fù)合紗加工工藝相比，縮短了工序，減少了紡紗設(shè)備，降低了生產(chǎn)成本，減少了原料消耗。
由于本發(fā)明的聚酯長絲與棉、毛、羊絨等天然纖維的模量相匹配，該聚酯長絲與棉、毛、羊絨等天然纖維紗線抱合緊密，應(yīng)力松弛慢，條干均勻，中芯層的聚酯長絲極少“露底”，且只要加以常規(guī)毛條的加捻數(shù)500～800捻/米(無須加大到1000捻/米)即可順利通過織造。高捻度紗加工成的織物手感(硬)，光澤與化纖相似，而本發(fā)明的多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗加工成的織物手感(柔軟)，光澤與天然纖維(如羊毛)酷似。
采用本發(fā)明的多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗包覆纏繞工藝還可以加工生產(chǎn)具有高附加價值的高支數(shù)紗線，可提高經(jīng)濟效益。
另外，本發(fā)明還提供了由上述多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗加工成的聚酯復(fù)合紗織物，這種織物能在常溫常壓下同浴一體共染。該織物具有純天然纖維織物的外觀，并具有超天然纖維織物的性能。
本發(fā)明提供的本色聚酯復(fù)合紗織物，選擇以下條件進行匹染色常壓下，染色溫度為85～100℃；羊毛(羊絨)采用酸性染料，聚酯纖維采用分散性染料；上述織物在同浴中進行一體染色。
經(jīng)染色試驗，上色率大于86％，色深，色牢度4級以上(還原洗滌前后差的Ks值為0.27)，色差3級以上(超過國家標準)。
本發(fā)明聚酯復(fù)合紗織物的染色工藝由于用匹染取代了傳統(tǒng)的條染，可節(jié)省十多道復(fù)精梳工序，減少了原料消耗，降低了生產(chǎn)成本。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有以下先進性1.在常規(guī)的聚酯長絲紡絲機上，通過對聚酯熔融紡絲工藝中紡絲速度和張力的控制，紡制出一種模量與天然纖維匹配，并能在常溫常壓下與天然纖維同浴一體共染的聚酯長絲。工藝簡單易行，產(chǎn)品性能獨特。
2.這種具有獨特性能的聚酯長絲可在普通紡紗機上與棉、毛、羊絨等天然纖維一步法包覆纏繞成嵌芯型多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗，該復(fù)合紗芯層的聚酯長絲極少“露底”。產(chǎn)品性能明顯優(yōu)于已有技術(shù)的產(chǎn)品。而且工藝簡單、工藝路線短、原料消耗少、生產(chǎn)成本低。
3.解決了聚酯長絲與天然纖維同浴一體共染的難題，用本發(fā)明嵌芯型多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗加工成的混紡織物可采用同浴一體匹染工藝進行加工，簡化了染色工藝，大大降低了混紡織物的染整加工成本。
4.與已有技術(shù)的混紡織物相比，本發(fā)明的織物外觀、手感酷似純天然纖維織物，織物性能超過純天然纖維織物，屬高檔面料。
5.從聚酯紡絲——復(fù)合紗——織物——染整，整個生產(chǎn)工藝流程簡短，物耗、能耗減少，生產(chǎn)成本降低。
具體實施例方式
下面的實施例僅僅為了進一步說明本發(fā)明，而不是限制本發(fā)明。
實施例1聚酯長絲的制備在配置有張力控制器的常規(guī)聚酯長絲紡絲機上，控制紡絲速度為3200m/min，規(guī)格為30d/15f，在纖維細頸脆化區(qū)內(nèi)控制張力為1達因/厘米2，體積結(jié)晶度為40％，制得的聚酯長絲在常溫常壓下可染，染色溫度為85℃。
實施例2聚酯長絲的制備在配置有張力控制器的常規(guī)聚酯長絲紡絲機上，控制紡絲速度為4500米/分，規(guī)格為30d/15f，在纖維細頸脆化區(qū)內(nèi)控制張力為2達因/厘米2，體積結(jié)晶度為50.4％，制得的聚酯長絲在常溫常壓下可染，染色溫度為95℃。
實施例3復(fù)合紗的制備將實施例1的聚酯長絲與棉在常規(guī)紡紗設(shè)備上，在張力控制器協(xié)同下進行包覆，捻數(shù)為500～800捻/米，制成聚酯長絲與棉的復(fù)合紗。
實施例4復(fù)合紗的制備用毛代替實施例3中的棉，可制得聚酯長絲與毛的復(fù)合紗。
實施例5染色試驗由實施例3或4制得的復(fù)合紗，在85～100℃條件下，羊毛(羊絨)采用酸性染料，棉采用還原和活性染料，聚酯纖維采用分散性染料在同一染色浴中配制，上述織物在此染色浴中進行一體染色。
經(jīng)染色試驗，上色率為85％以上，色深，色牢度好(還原洗滌前后差的Ks值為0.27)。
權(quán)利要求
1.一種能與天然纖維常溫常壓一體共染的聚酯長絲，其特征在于(1)纖維的雙折射率Δn＝80～100×10-3；(2)纖維的強力為3～5CN/dtex；(3)斷裂伸長為30～50％；(4)沸水收縮率為8～20％；(5)初始模量為常規(guī)滌綸的50～70％；(6)結(jié)晶度(40％)＜常規(guī)聚酯FDY絲結(jié)晶度(45％)。
2.權(quán)利要求1所述的聚酯長絲的制備方法，其特征在于在常規(guī)的聚酯長絲紡絲機上，選擇以下條件進行紡絲紡絲速度為2500～5000米/分，采用常規(guī)聚酯長絲的紡絲溫度，在纖維細頸脆化區(qū)內(nèi)控制張力為1～2達因/厘米2，制得的聚酯長絲規(guī)格為27.8dtex(25d)～222.2dtex(200d)。
3.一種多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗，其特征在于它由權(quán)利要求1所述的聚酯長絲與天然纖維的紗線緊密包覆纏繞在一起，形成的一種聚酯長絲包覆在中心層、天然纖維紗線緊密包覆纏繞在外層的嵌芯型多維結(jié)構(gòu)復(fù)合紗。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗，其特征在于所述天然纖維選自棉、毛、羊絨中的任意一種。
5.權(quán)利要求3或4所述的多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗的制備方法，其特征在于在常規(guī)細紗紡紗機上，在天然纖維紗線加捻前，引入權(quán)利要求1所述的聚酯長絲一起加捻，用張力控制器控制張力，捻數(shù)為500～800捻/米，得到天然纖維紗線緊密包覆纏繞在該聚酯長絲外層的嵌芯型多維結(jié)構(gòu)復(fù)合紗。
6.一種聚酯復(fù)合紗織物，它由權(quán)利要求3-5所述的多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗加工而成，其特征在于該織物可在常溫常壓下同浴一體染色，采用常規(guī)染料，染色溫度為85～100℃，上色率大于86％，色差達到國家標準，色深，色牢度好；該織物外觀、手感、舒適性和光澤與純天然纖維織物相同，同時又具備滌綸織物的挺括、抗皺不縮、可機洗、免熨特性。
全文摘要
本發(fā)明通過在常規(guī)聚酯長絲紡絲設(shè)備上對聚酯熔融紡絲工藝中紡絲速度和張力的控制，提供一種聚酯長絲，該聚酯長絲的強力為3～5CN/dtex，斷裂伸長為30～50％，沸水收縮率為8～20％，初始模量為常規(guī)聚酯長絲的50～70％；本發(fā)明的聚酯長絲與棉、毛、羊絨等天然纖維能在常規(guī)細紗紡紗機上進行包覆纏繞，制得嵌芯型多維結(jié)構(gòu)聚酯復(fù)合紗；用這種多維結(jié)構(gòu)復(fù)合紗加工成的織物可在常溫常壓下同浴一體共染，而且上色率高，色深，色牢度好。該織物條干均勻，手感柔軟，色澤鮮艷，穿著舒適，具有純天然纖維織物的外觀和超天然纖維織物的性能。
文檔編號D02G3/36GK1641078SQ200410103560
公開日2005年7月20日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者張學(xué)軍, 張貴彬 申請人:張學(xué)軍, 張貴彬