一种双组分并列复合长丝的后加工方法

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一种双组分并列复合长丝的后加工方法\n技术领域\n[0001] 本发明属合成纤维长丝的纺丝后加工领域，特别是涉及一种由双组分高聚物并列复合纺丝制得的自卷曲长丝的后加工方法。\n背景技术\n[0002] 双组分复合纤维也被称为共轭或异质纤维。根据其组分在纤维中的分布不同，可以分为并列型、皮芯型、基质-原纤型、聚合物混合体型等。双组分纤维以其可设计性能的优势，具有较高的应用价值，从20世纪60年代第一种商业化的并列型双组分纤维“Cantress”问世以来，纤维制造业对双组分纤维的开发兴趣日益浓厚，目前，美国、韩国、日本、中国大陆和台湾等都是双组分纤维的重要生产地，传统品种主要是PET/COPET、PP/PE、PET/PE等双组分短纤维，用作填充材料。\n[0003] 当并列型双组分纤维中的两种组分在截面中呈不对称分布并且两组分的拉伸性能和热收缩性能有差异时，二种高分子材料赋予整根纤维螺旋卷曲构型，使纤维自发地形成三维空间螺旋状卷曲。在纺织加工过程中即便是两种组分受到相同的拉伸或热处理等外界条件作用，各组分都会产生不同的收缩，在纤维横截面上产生强烈的纵向应力，使纤维进一步产生偏离其纵轴的扭曲，纤维的形态结构变形，呈现出更高频的永久性三维空间螺旋状卷曲。上述纤维卷曲的机理有别于对热塑性材料的变形加工方法，所以又称上述双组分并列复合纤维为“自卷曲纤维”。\n[0004] PTT/PET的并列复合纤维是由PTT和PET两种高分子材料制成的“自卷曲纤维”，是本世纪出现的双组分并列型复合纤维新品。PTT是聚对苯二甲酸丙二醇酯(PolytrimethyleneTerephthalate)的简称，是20世纪90年代中期实现工业化生产的新型可成纤高聚物，它具有比锦纶更好的柔软性、比涤纶更好的染色性能、类似腈纶的蓬松性，已经在毛纺、棉纺、长丝织造等领域得到很好的应用。由于PTT高聚物较高的伸缩性能和类似PET、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的大分子组成和结构，使PTT与PET等传统聚酯的并列复合纤维展现出已有复合纤维前所未有的高频螺旋卷曲，参见图1。这种类似电话线、卷弹簧结构的螺旋状卷曲给PTT与PET的双组分纤维带来了已有三维卷曲纤维前所未有的延伸性能，在梭织物和针织物中有可能取代氨纶制造弹性织物，并且具有比氨纶或锦包氨纱线更好的弹性持久性、耐氯漂性(游泳池杀菌用氯)、尺寸稳定性、耐晒、耐高温等性能。所以，该类双组分纤维受到了产业界的高度重视，已经商业化生产的著名产品有杜邦公司的T400、韩国的ESS、中国的CM800等，都在纺织行业特别是梭织领域得到很好的应用。\n[0005] 由于PTT与其他聚酯的复合纤维的巨大应用价值，关于这类纤维制造技术国内外已有多项发明专利，例如中国的发明专利“聚对苯二甲酸丙二醇酯双组分纤维工艺(公开号：CN1662683，2005，张进昌和R·W·米勒)”、“聚对苯二甲酸丙二醇酯双组分纤维(公开号：CN1662689，2005，张进昌和J·V·库里安、R·W·米勒)”等，主要涉及含有聚对苯二甲酸丙二醇酯的并列型或偏心皮芯型双组分纤维的纺丝方法；中国发明专利“自发卷缩性复合纤维及其制造方法(公开号：CN17729842，2006，吴国忠)”等，是关于具有高卷曲伸长的复合纤维的纺丝方法及其卷曲度的表征；还有美国专利关于高卷曲双组分纤维及其纱线和织物的生产方法(Kurian Joseph V(US)，Fenyvesi Gyorgyi(US)，Sunkara Hari B(US).High Crimp Bi-component Fibers.US Patent，Publication number：US2007065664，\n2007；Hietpas Geoffrey D(US)，Smith Steven W(US).Bi-component Fiber and Yarn ComprisingSuch Fiber.US Patent，Publication number：US2007031668，2007) 等，主要是关于双组分纤维的组分比、纺丝方法、卷曲特性及用途的内容；另外，还有韩国专利(Choi YeongGeun，Kim Do Gyun，Kim Seon U，Lee Jae Hong.Polyester Type Composite Fiber HavingExcellent Latent Crimp and Manufacturing Method Thereof.KR Patent，Publicationnumber：KR20040092605，2004)，也是关于具有潜在优良卷曲性能的双组分纤维及其制造方法；还有日本专利(发明专利公开号：JP2003-221740和JP2003-306834，\n2003)，主要是关于并列型或偏心型聚酯、聚乳酸聚合物的双组分纤维在针织和非织造领域的应用。\n[0006] 然而，数年的应用实践证明，上述专利技术只解决了纤维生产的工艺技术，其纤维在梭织物领域的应用比较顺利，但是，在针织物领域一直未能得到批量应用。原因是采用PTT/PET双组分长丝制得的针织物布面存在着严重的“随机性条阴不匀”，视觉效果类似纱线的条干不匀，在针织物的平针组织产品上显现的特别明显，导致很多种针织产品根本无法推向市场，试用企业的评价是“条干不匀、低档品”。类似问题严重制约着该类复合长丝的用途拓展和档次提升，成为困扰研发人员数年的一个重要课题。\n[0007] 针对布面“不匀”问题，我们做过反复的测试分析，发现PTT/PET复合长丝线密度不匀的CV值在1％左右时仍然显现明显的“随机性条阴不匀”，从而断定布面“不匀”的成因不是长丝条干问题。同时，测试分析过PTT/PET复合长丝的原丝形态结构，参见图2，因为原丝上只有少量三维卷曲，看不出问题的根源。\n[0008] 继而，又对多种“问题”织物表面进行了显微摄影和反复观察分析，发现织物表面的纤维倾斜方向、纤维排列的有序性在随机变化。为进一步探究其成因，模拟织物后整理工艺对PTT/PET并列复合长丝进行包覆热处理，使纱线中纤维呈现出高频的三维卷曲，参见图3，此时的纤维空间形态和排列状况接近针织物中的实际情况。然后，显微放大观察分析纱线表面，找到了上述问题的成因——PTT/PET双组分复合长丝的结构不均匀。\n[0009] 如图3所示，由于化纤厂生产的长丝都没有捻度，螺旋状卷曲的自卷曲纤维需要通过左、右螺旋变换来平衡总捻度，使总捻度为0，处于最低能量状态。又因为高频螺旋卷曲的复丝中各根纤维结构性能的均一性，实际的PTT/PET双组分长丝是纤维整齐排列的左右螺旋纱段和纤维混乱排列纱段的随机组合。除了时而左旋、时而右旋的整齐螺旋状卷曲外，还有相当数量的纱段中纤维排列并不整齐，这多数是由于纤维左右螺旋变换处的扭应力作用，使纤维无规则起圈，形成混乱排列。不同纱段上纤维倾斜方向和排列状态的差异，引起纱线表面反光效果的差异，进而表现出布面的“随机性条阴不匀”，其生成原理类似习惯上采用S、Z捻向纱线间隔排列织造的阴条、阴格机织物。\n[0010] 机织物的结构紧密，在后整理工序机织物中纱线上的捻度或螺旋数不能自由变化，机织物中双组分长丝的螺旋卷曲数少，左右螺旋产生的光泽差异不明显，所以，机织物的“不匀”表现不太明显。但是，纱线上产生的要增加卷曲的强大扭应力会引起轻薄机织物起绉，其作用类似强捻丝线的扭应力，所以，在梭织物上该种长丝可作为绉丝使用。绉丝是织物起皱的必要条件，与充分条件“轻薄、绳状松弛湿整理”相遇后，织物方能起皱。厚重机织物比较硬挺，不容易起皱，扭应力会使厚重机织物更加蓬松活络。\n[0011] 为了从根本上消除双组分长丝针织物的布面不匀，我们系统研究探明了该类纤维的自卷曲形态与各组分材料性能、纤维截面形态、纤维线密度的关系，并发现目前商业化生产的PTT/PET并列复合长丝都具有哑铃形或鞋底形的截面形态，见图4，该种截面的纤维卷曲率大于圆形截面。\n发明内容\n[0012] 本发明所要解决的技术问题是提供一种能够使PTT/PET双组分长丝的卷曲结构均匀稳定的长丝加工方法，从根本上解决该类纤维在针织面料上出现的“随机性条阴不匀”等问题。\n[0013] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种双组分并列复合长丝的后加工方法，包括下列步骤：\n[0014] (1)加捻：对PTT/PET双组分并列长丝进行加捻；\n[0015] (2)定捻：将加捻后的PTT/PET双组分复合长丝进行定捻，定捻温度为70～\n100℃，\n[0016] 定捻时间为20-60分钟，用汽蒸定捻，或用热烘定捻；\n[0017] (3)捻向与用途匹配：对容易产生纬斜的针织物用途，分别加工S捻向和Z捻向的两种双组分长丝，织造时S捻向和Z捻向的加捻长丝交替排列上机；对于不容易产生纬斜的针织物组织或后整理工序能够校正纬斜的产品，用单一捻向的长丝上机织造。\n[0018] 所述的步骤(1)对PTT/PET双组分并列长丝进行加捻，其最佳捻度与单纤维分特数成线性关系，并且对于哑铃形或鞋底形截面形态的双组分长丝其最佳捻度(捻/m)＝a-b×单纤分特数，其中参数a的取值范围为1200～2000，参数b的取值范围为100～300；\n[0019] 对于其他类型截面形态或其他双组分原料，最佳捻度计算公式中参数a、b的取值范围不同。\n[0020] 所述的步骤(2)对于某些机织物用途可省略定捻工序；\n[0021] 所述的步骤(3)中容易产生纬斜的针织物包括无缝针织、袜机、大圆机的平纹纬编，其S捻向和Z捻向的两种长丝以“1S1Z”间隔排列织造。\n[0022] 所述的加捻、定捻设备为现有的长丝加捻和定捻设备。\n[0023] 本发明专利的实施原理是通过“加捻-定捻”工艺赋予自卷曲长丝最理想的均匀三维螺旋结构，避免一根长丝的不同纱段发生左右旋变换，从而消除其光泽显示性能的波动，即消除其针织物“随机性条阴不匀”的成因。所以，该方法的原理对于任意的双组分长丝具有普遍适用性，当纤维截面形态和二组分材料变化时，只有最佳捻度的计算公式需要发生相应变化。\n[0024] 有益效果\n[0025] 本发明使加捻、定捻后的PTT/PET自卷曲长丝形成了螺旋卷曲的方向恒定、卷曲半径和螺距大小一致，卷曲形态稳定的长丝纱，消除了现有双组分丝上左右螺旋交替变化和纤维混乱排列纱段的组合现象；从而消除了针织物布面随机性不匀的产生根源；所制备的新型双组分复合长丝能够替代锦包氨弹性纱或氨纶裸丝与棉纱、莫代尔、毛纱、涤纶长丝等传统纱线交织，制得的针织物布面纹路规整均匀，且织物延伸率高、回弹性好、手感柔软、舒适美观，特别在弹性持久性、耐氯漂、耐晒、耐高温处理等方面具有现有锦纶包氨纶产品不可比拟的优势，可用于高档泳装、运动服、与复合超细纤维交织、高温印花场合。\n附图说明\n[0026] 图1为热处理后的PTT/PET复合丝。\n[0027] 图2为PTT/PET复合长丝的原始形态。\n[0028] 图3为常规PTT/PET并列复合长丝经热处理后的结构。\n[0029] 图4为现有双组分并列复合纤维的截面形态。\n[0030] 图5为本发明的新型复合丝。\n具体实施方式\n[0031] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种变动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。\n[0032] 实施例1\n[0033] 规格为55.6dtex/24f的PTT/PET并列型双组分长丝，首先用长丝加捻机加捻，捻度700捻/m，捻向设计Z捻向和S捻向二种；而后用汽蒸定捻，控制定捻温度为70℃，定捻时间为50min。采用该长丝作地纱，一根Z捻向和一根S捻向丝间隔排列上机，棉纱作面纱，织制弹性合体的无缝针织内衣。\n[0034] 实施例2\n[0035] 规格为55.6dtex/32f的PTT/PET双组分长丝，首先加捻，捻度设定1500捻/m，捻向设计Z捻向和S捻向二种；而后用热烘定捻，控制定捻温度为95℃，定捻时间为20min。\n采用该长丝作地纱，一根Z捻向和一根S捻向丝间隔排列，涤纶弹力丝作面纱，用无缝针织机织制弹性合体的体操服和泳装。\n[0036] 实施例3\n[0037] 规格为83.3dtex/32f的PTT/PET双组分长丝，首先加捻，捻度设定1000捻/m，捻向为Z捻；而后用汽蒸定捻，定捻温度为80℃，定捻时间为30min。用于袜类针织。\n[0038] 实施例4\n[0039] 规格为83.3dtex/32f的PTT/PET双组分长丝，首先加捻，捻度设定1200捻/m，捻向Z捻；而后用汽蒸定捻，控制定捻温度为75℃，定捻时间为40min。在圆形针织机上与棉交织。\n[0040] 实施例5\n[0041] 规格为111.1dtex/48f的PTT/PET双组分长丝，首先加捻，捻度设定900捻/m，捻向Z捻；而后用汽蒸定捻，定捻温度为80℃，定捻时间为30min。在针织大圆机上与涤纶DTY交织。\n[0042] 实施例6\n[0043] 规格为111.1dtex/32f的PTT/PET双组分长丝，首先加捻，捻度设定1000捻/m，捻向设计Z捻向和S捻向二种；而后用汽蒸定捻，控制定捻温度为80℃，定捻时间为40min。\n在针织大圆机上与棉/羊绒混纺纱交织，该新型复合纱为一根Z捻向和一根S捻向丝间隔排列上机。\n[0044] 实施例7\n[0045] 规格为111.1dtex/48f的PTT/PET双组分长丝，首先加捻，捻度设定1300捻/m，捻向Z捻；而后用汽蒸定捻，定捻温度为80℃，定捻时间为30min。与80×2英支的精梳棉经纱交织制作弹力衬衣面料。\n[0046] 实施例8\n[0047] 规格为83.3dtex/48f的PTT/PET双组分长丝，首先加捻，捻度设定1000捻/m，捻向为Z捻；省略定捻工艺。与83.3dtex/72f的涤纶DTY经纱交织制作弹力运动服面料。