專利名稱：自發(fā)卷縮性復合纖維及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及由聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)熔融紡絲而制得的自發(fā)卷縮性復合纖維及其制造方法。
背景技術：
具有伸縮彈性的織物一直為人們所喜愛，早期人們使用天然橡膠來生產伸縮織物，但后來彈性纖維逐漸取代了天然橡膠。
由于人們對衣著的舒適性要求越來越高，具有伸縮性的彈性纖維，因能充分展現(xiàn)人體天然的曲線美，并且可增加美感、功能性、流行性，所以被廣泛地運用在各種織物上，例如泳裝、滑雪服、韻律服、運動服、緊身衣、絲襪等。彈性纖維產業(yè)近幾年來發(fā)展相當迅速，市場上對于彈性纖維需求非常大。復合纖維的自發(fā)卷縮性主要通過制造并列型雙成分纖維來產生，其以兩種聚合物的不同的固有粘度為基礎，因兩種聚合物具有不同的收縮量而使纖維產生立體折縐。自發(fā)卷縮性的先決條件是由兩種聚合物的收縮量、收縮程度及彈性模量的差異所產生的一種必然的潛在卷曲性。除了收縮差為必要條件外，這兩種成分間還必須存在良好的粘著性，但不一定要使用不同的聚合物。因為收縮差也可由定向、結晶度或相對粘度的差異而引發(fā)。然而一般而言，相同材質所能產生的收縮差異較小，不易產生高彈性所需要的高收縮差。
現(xiàn)有技術主要是使用兩種具有不同熔融粘度的聚合物從同一紡絲孔吐出并經熔融紡絲來得到并列型復合纖維。例如公布于1972年的杜邦公司所擁有的專利USP3671379，其中描述了用兩種聚合物進行并列型復合紡絲，其中提到使用PTT/PET、PBT/PET、PTT/PCHT等多種材質的搭配組合，來制備具有卷縮性的復合纖維。
另外，日本專利申請?zhí)亻_平4-308271提出使用兩種具有不同的固有粘度的制成并列型復合纖維，日本專利申請?zhí)亻_平5-295634提出使用高收縮性的PET制成并列型復合纖維，以上專利申請中的復合纖維確實得到某種程度卷縮，但用于織物組織中時其伸縮性不十分明顯，無法滿足伸縮性織物的要求。以上所提出的并列型復合纖維在織物被束緊時，卷縮性能低。
日本專利申請?zhí)亻_平11-189923提到用PTT與低固有粘度的PET制成并列型復合纖維的方法。日本專利申請?zhí)亻_2002-30527提出使用高固有粘度的PTT與PBT以并列型方式制成具有卷縮能力的復合纖維。以上專利公報公開的方法使用的聚合物的固有粘度過高，在紡絲過程中，聚合物熔融粘度過高，流動性差，紡絲加工困難。
另外，以上所提的專利中所其使用的原料組合為PET/高收縮成分PET、PTT/PET、PBT/PET、PTT/PBT等多種原料搭配。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種制造具有良好彈性、卷縮性及紡絲特性的復合纖維的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有良好彈性、卷縮性及紡絲特性的復合纖維。
依據(jù)本發(fā)明的方法，將聚對苯二甲酸丙二醇酯(polytrimethyleneterephthalate，以下稱PTT)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate，以下稱PBT)這兩種不同的聚合物成分，以并列型(side-by-side)復合方式紡絲，以得到并列型復合纖維，其中PTT為固有粘度較高的成分，其固有粘度(Intrinsic Viscosity；IV)在0.80dL/g至1.20dL/g之間，PBT為固有粘度較低的成分，其固有粘度在0.58dL/g至0.84dL/g之間，PTT和PBT的重量比在30∶70至70∶30的范圍內，且兩成分的固有粘度差(ΔIV)≥0.15dL/g。此復合纖維是卷曲度(Crimp Index；CI)達40以上的自發(fā)卷縮的復合纖維，其具有良好的彈性、卷縮性及紡絲特性。
本發(fā)明所使用的聚酯聚合物，具有良好的出紡口接合面，屈曲現(xiàn)象極輕微，不影響紡絲加工。
本發(fā)明還涉及并列型復合纖維，其包含聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)兩種聚合物，PTT和PBT的重量比在30∶70至70∶30的范圍內，PTT的固有粘度(Intrinsic Viscosity；IV)在0.80dL/g至1.20dL/g之間，PBT的固有粘度在0.58dL/g至0.84dL/g之間，且PTT的固有粘度大于PBT的固有粘度，兩者的固有粘度差值(ΔIV)≥0.15dL/g。此復合紡絲，除了具有PTT、PBT本身的彈性外，還具有收縮后由絲長差所產生的外觀卷曲彈性，從而具有雙重彈性效果，因此具有相當優(yōu)良的彈性。
附圖簡介

圖1為可用于本發(fā)明的紡絲程序的設備示意圖；圖2為可用于本發(fā)明的纖維延伸程序的設備示意圖；及圖3為本發(fā)明復合纖維的斷面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的卷縮性聚酯纖維是將并列型(side-by-side)復合纖維經延伸熱處理后所產生的外觀卷曲的纖維。
根據(jù)本發(fā)明的卷縮性聚酯纖維，其中聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)主要包含對苯二甲酸與丙二醇的重復單元，而聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)主要包含對苯二甲酸與丁二醇的重復單元。
另外，根據(jù)本發(fā)明，聚對苯二甲酸丙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯可根據(jù)需要與第三種成分共聚，該第三種成分可選自脂族二羧酸、芳族二羧酸、脂族二元醇和苯磺酸金屬鹽等成分，優(yōu)選選自苯二甲酸、己二酸、丁二醇、戊二醇、己二醇和苯磺酸金屬鹽。
本發(fā)明中，聚酯纖維可根據(jù)需要添加各種添加劑，包括消光劑、熱穩(wěn)定劑、消泡劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、抗菌劑、阻燃劑、導電劑、顏料等添加劑。
本發(fā)明所用聚酯成分中，PTT的固有粘度(Intrinsic Viscosity；IV)在0.80dL/g至1.20dL/g較佳，在0.84dL/g至1.00dL/g時更佳。而PBT的固有粘度在0.58dL/g至0.84dL/g較佳，在0.62dL/g至0.78dL/g時更佳。依據(jù)本發(fā)明，PTT的固有粘度必須大于PBT的固有粘度，而且PTT與PBT二者的固有粘度差ΔIV≥0.15dL/g為佳，≥0.25dL/g更佳。
兩種聚合物成分的粘度差使卷曲度(Crimp Index；CI)提高。當ΔIV≥0.15dL/g可得到良好的立體卷縮，當ΔIV≥0.25dL/g以上時立體卷縮更佳。而ΔIV小于0.15dL/g以下時，卷曲度偏低且彈性略差。
PTT的固有粘度小于0.80dL/g時，卷曲度不佳。當PTT的固有粘度大于1.2dL/g時，卷曲度趨于平穩(wěn)，流動性變差，紡絲加工困難。
PBT的固有粘度小于0.58dL/g時，會產生切粒方面問題使得生產變困難，且熔融粘度偏低，紡絲加工困難。當PBT的固有粘度大于0.84dL/g時，卷曲度不佳。
復合纖維中PTT和PBT重量比在30∶70至70∶30之間時可得到良好的立體卷縮復合纖維，重量比在40∶60至60∶40之間時可得較佳的立體卷縮效果，而重量比在45∶55至55∶45之間時可得到最佳的立體卷縮效果。
圖1顯示本發(fā)明紡絲程序所用設備的示意圖。PTT和PBT經由熔融復合紡絲機的紡絲箱(1)的紡絲孔吐出合流形成并列型(side-by-side)熔融纖維(2)，熔融纖維(2)經由冷卻裝置(3)的冷卻氣體固化后，由整理劑施加裝置(4)提供絲條整理劑(finish agent)，經過傳送輥(5)、(6)后，由卷取裝置(7)卷取成絲餅(8)。
圖2顯示本發(fā)明方法中延伸程序所用設備的示意圖，將圖1紡絲程序中所產生的絲餅(8)中的復合纖維(81)拉出，并送經延伸輥(9)加以延伸，接著經熱板(10)進行定型、冷卻輥(11)予以冷卻、交織裝置(12)予以集束，并由卷取裝置(13)予以卷取成絲管(未示出)。
本發(fā)明的復合纖維的斷面形狀可例如圖3的(A)、(B)、(C)等所示形狀。
本發(fā)明采用固有粘度不同的PTT、PBT聚合物，用熔融復合紡絲機，將PTT和PBT由紡絲孔吐出合流形成并列型復合纖維，減少屈曲現(xiàn)象，增加紡絲穩(wěn)定性。紡絲溫度通常優(yōu)選在240～280℃范圍內。紡出的纖維經冷卻固化、賦與油劑后，以2500～4500m/min的速度卷取。此纖維再經延伸機連續(xù)熱延伸處理，得到本發(fā)明的復合纖維。
延伸倍數(shù)需適宜選定，傳送后的殘留拉伸為15～40％最佳，其卷縮性能較佳。殘留拉伸過低時，容易產生單絲斷裂和操作性的問題。
根據(jù)本發(fā)明的方法所得到的自發(fā)卷縮的復合纖維，其卷曲度高達40以上，較目前市售商品高出許多，其外觀卷曲持久性也優(yōu)于市售商品；且使用本發(fā)明的復合纖維所制成的編織物具有良好的蓬松感和良好的彈性。
實施例下文中將以非限制性的實施例來進一步說明本發(fā)明。首先對實施例中的物性測定方法作簡單說明。
卷曲度(Crimp Index；CI)將復合纖維樣品垂直懸吊(De×0.06)克(即每1丹尼爾承受0.06克的荷重，De代表纖維的丹尼爾數(shù))的荷重，并放入100℃水中煮15分鐘后，取出冷卻至室溫，然后去除該荷重，再施加(De×0.02)克的荷重，讀取絲長L1，然后去除所述(De×0.02)克的荷重，再施加(De×4)克的荷重，讀取絲長L2。計算方式CI%=L2-L1L1×100]]>實施例1～5，比較例1～4具有不同固有粘度的PTT與PBT，在重量比為50∶50的情況下熔融擠制紡絲，使用24孔的紡絲頭，紡絲溫度260℃，絲條經冷卻、固化并上油，再以3000m/min速度卷取。經延伸倍率為1.6，溫度為80℃的延伸熱處理后，得到100d/24f(即丹尼爾數(shù)為100，有24根單纖維)的卷縮型復合纖維。復合纖維的卷曲度、外觀卷曲、與紡絲特性列于表1中。
表1

*符號說明◎佳○尚可×差由表1可知，本發(fā)明的復合纖維中PTT的固有粘度比PBT的固有粘度高出0.15dL/g時，可得到良好立體卷縮，卷曲度高達40以上，外觀卷曲持久性也較佳。當ΔIV≥0.25dL/g以上時更佳。而ΔIV小于0.15dL/g以下時，或PTT的固有粘度比PBT的固有粘度小時，卷曲度偏低且彈性略差。另外，PTT的固有粘度小于0.80dL/g時，卷曲度不佳。當PTT的固有粘度大于1.2dL/g時，卷曲度趨于平穩(wěn)，流動性變差，紡絲加工困難。
PBT的固有粘度小于0.58dL/g時，會產生切粒方面問題，而導致生產困難，且熔融粘度偏低，紡絲加工困難。當PBT的固有粘度大于0.84dL/g時，卷曲度不佳。
實施例6使用固有粘度為0.90dL/g的PTT與固有粘度為0.60dL/g的PBT，兩者的重量比為50∶50，使用24孔的紡絲頭，以紡絲溫度260℃熔融紡絲，絲條經冷卻、固化并上油，經延伸倍率1.5、延伸定型溫度140℃，并以4500m/min速度直接紡絲，得到75d/24f(即丹尼爾數(shù)為75，有24根單纖維)的卷縮型復合纖維，其外觀具有優(yōu)良的立體卷縮形態(tài)，且卷曲度CI＝45。
實施例7PTT的固有粘度為0.90dL/g，PBT的固有粘度為0.60dL/g，兩者的重量復合比例50∶50，使用24孔的紡絲頭，以260℃的紡絲溫度熔融紡絲，絲條經冷卻、固化并上油，以3000m/min速度卷取。再經1.6延伸倍率的假捻加工處理，得到75d/24f(即丹尼爾數(shù)為75，有24根單纖維)的卷縮型復合纖維，其外觀具有優(yōu)良的立體卷縮形態(tài)，且卷曲度CI＝65。
為了說明的目的，本發(fā)明已詳述于上，然而應了解上述細節(jié)僅用以說明的目的，且熟悉本領域技術的人員可對本發(fā)明進行改進，這些均在本發(fā)明的精神和范圍之內，本發(fā)明僅受限于所附權利要求。
權利要求
1.一種制造復合纖維的方法，其包括將兩種聚合物，即聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)與聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，以并列型復合方式擠制紡絲，其中，PTT和PBT的重量比在30∶70至70∶30的范圍內，PTT的固有粘度在0.80dL/g至1.20dL/g之間，PBT的固有粘度在0.58dL/g至0.84dL/g之間，且PTT的固有粘度大于PBT的固有粘度，二者的固有粘度差值(ΔIV)≥0.15dL/g。
2.如權利要求1的方法，其中PTT的固有粘度在0.84dL/g至1.00dL/g之間。
3.如權利要求1的方法，其中PBT的固有粘度在0.62dL/g至0.78dL/g之間。
4.如權利要求1的方法，其中PTT和PBT的重量比在40∶60至60∶40的范圍內。
5.如權利要求1的方法，其中PTT和PBT的重量比在45∶55至55∶45的范圍內。
6.如權利要求1的方法，其中所述復合纖維還經受延伸熱處理。
7.如權利要求1的方法，其中聚對苯二甲酸丙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯可與第三種成分共聚，該第三種成分可選自脂族二羧酸、芳族二羧酸、脂族二元醇或苯磺酸金屬鹽。
8.如權利要求7的方法，其中所述第三種成分選自苯二甲酸、己二酸、丁二醇、戊二醇、己二醇和苯磺酸金屬鹽。
9.如權利要求1的方法，其中所述聚合物中可添加添加劑，該添加劑選自消光劑、熱穩(wěn)定劑、消泡劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、抗菌劑、阻燃劑、導電劑和顏料。
10.一種并列型復合纖維，其包含兩種聚合物，即聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，其中PTT和PBT的重量比在30∶70至70∶30的范圍內，PTT的固有粘度在0.80dL/g至1.20dL/g之間，PBT的固有粘度在0.58dL/g至0.84dL/g之間，且PTT的固有粘度大于PBT的固有粘度，二者的固有粘度差值(ΔIV)≥0.15dL/g。
11.如權利要求10的復合纖維，其中PTT的固有粘度在0.84dL/g至1.00dL/g之間。
12.如權利要求10的復合纖維，其中PBT的固有粘度在0.62dL/g至0.78dL/g之間。
13.如權利要求10的復合纖維，其中PTT和PBT的重量比在40∶60至60∶40的范圍內。
14.如權利要求10的復合纖維，其中PTT和PBT的重量比在45∶55至55∶45的范圍內。
15.如權利要求10的復合纖維，其中聚對苯二甲酸丙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯可與第三種成分共聚，該第三種成分可選自脂族二羧酸、芳族二羧酸、脂族二元醇和苯磺酸金屬鹽。
16.如權利要求15的復合纖維，其中所述第三種成分選自苯二甲酸、己二酸、丁二醇、戊二醇、己二醇和苯磺酸金屬鹽。
17.如權利要求10的復合纖維，其中所述聚合物中可添加添加劑，該添加劑選自消光劑、熱穩(wěn)定劑、消泡劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、抗菌劑、阻燃劑、導電劑和顏料。
全文摘要
一種復合聚酯彈性纖維及其制造方法。該方法包括將兩種聚合物成分，即聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，以并列型復合方式紡絲，再經延伸熱處理后而得復合纖維，其沖PTT的固有粘度(intrinsic viscosity)在0.80dL/g至1.20dL/g之間，PBT的固有粘度在0.58dL/g至0.84dL/g之間，且兩種聚合物的固有粘度差值(ΔIV)≥0.15dL/g。PTT和PBT的重量比在30∶70至70∶30的范圍內。此復合纖維的卷曲度(Crimp Index)達40以上。
文檔編號C08L67/07GK1772984SQ20041008833
公開日2006年5月17日 申請日期2004年11月10日 優(yōu)先權日2004年11月10日
發(fā)明者吳國忠 申請人:新光合成纖維股份有限公司