专利名称：用于经编织造的海岛型复合纤维及其制备方法 在使用海岛型复合纤维制备经编织物的经编工艺中，因为编织速度较快，故对纱的质量、特别是对纱的光滑度有很高的要求。另外，制备经编织物的后处理工序需要大量复杂的步骤，如减量、起绒、染色等，这需要适宜地控制纱的内应力及热收缩性能。具体地说，由海岛型复合纤维的各个海组分和岛组分的内部结构决定的热收缩应力在制备经编织物中非常重要。使用碱溶性聚合物作为海组分以及成纤聚合物作为岛组分，并通过共轭纺丝将它们纺成海岛型，以制备海岛型复合纤维，这种方法主要用来制备细纤度纤维。或者，在制得海岛型复合纤维后，用碱溶液处理海岛型复合纤维以溶解作为海组分的碱溶性聚合物，来制备仅由岛组分组成的细纤度纤维。用海岛型复合纤维制备细纤度纤维的方法，其优点是与直接纺丝制备细纤度纤维的方法相比，它能得到纺丝和拉伸加工性极好的细纤度纤维，但它在机织或针织后的整理加工中需要有机溶剂溶解或除去海组分聚合物的工序。通常，用于经编织造的海岛型复合纤维的海组分聚合物，主要是碱溶性共聚酯。这是因为，可用碱溶液和广泛应用于普通聚酯纤维的减量加工的减量设施来溶解海组分，而不必使用特殊装置和回收成本较高的有机溶剂。如果岛组分聚合物是尼龙，则在溶解海组分时，它的溶解速度不是那么重要，因为尼龙被碱溶液浸透的程度较低。然而，如果岛组分是聚酯，海组分的溶解速度较低时，在海组分完全溶解之前岛组分已被浸透，因为聚酯不耐碱而导致溶解后纱的物理性能急剧下降。结果，起绒性变差，难以得到具有理想外观和手感的最终产品。
另一方面，如果海组分的溶解速度较快，可避免上述问题的产生，并可降低碱浓度、溶解温度及减少溶解时间，由此可降低溶解成本，提高产率。
为了提高海组分的溶解速度，应增加共聚化合物的量。但是，如果共聚化合物的量过分增加，则在增加溶解性的同时海组分变成没有熔点只有软化点的非晶态聚合物，这样使纺丝变得困难。
制备用于海岛型复合纤维的碱溶性聚酯的现有技术包括以下方法1)在聚酯聚合过程中共聚合二甲基-5-磺基异酞酸钠盐(以下称为“DMIS”)或低分子量的聚亚烷基二醇(以下称为“PAG”)的方法；2)混合聚酯和高分子量PAG的方法；以及3)混合聚酯聚合物和高分子量PAG的方法。
上述现有技术以碱溶性聚酯为海组分，以普通聚酯为岛组分，通过纺丝、拉伸和假捻制备海岛型复合纤维时，纱的平滑性(光滑度)下降且编织性能变差。
更具体地说，由于假捻的纱是膨松的，故在高速经编中的编织性能下降。另外，由于纱的热收缩性能较差，起绒性下降，而且在经编后的起绒过程中起绒经编织物的外观和质量变差。


本发明的一个目的是提供一种海岛型复合纤维，因为其光滑度(以下称为“平滑性”)和纱的热收缩性极好，故特别适用作经编中使用的纱。由于纱与织针之间的摩擦降低纱的平滑性可改善加工性。
本发明的另一个目的是提供具有适宜程度的开始收缩时的起始温度、最大热应力温度和每旦最大热应力的海岛型复合纤维，以改善起绒性以及溶解和起绒过程中海组分和岛组分的成形性能。
本发明的另一个目的是提供特别用作经编纱的海岛型复合纤维。
为了达到上述目的，根据本发明，以碱溶性共聚酯为海组分，以主要由超过90mole％的对苯二甲酸乙二酯构成的聚酯为岛组分，通过直接纺丝拉伸的方法来制备用于经编的海岛型复合纤维，它是以同时满足以下物理性能为特征的-复合纤维开始收缩的起始温度55-90℃，-复合纤维的最大热应力温度130-160℃，-复合纤维的每旦最大热应力0.150-0.250g。
另外，本发明提供了一种制备特别用作经编纱的海岛型复合纤维的方法，它通过直接纺丝拉伸的方法和以碱溶性共聚酯作为海组分，以主要由超过90mole％的对苯二甲酸乙二酯构成的聚酯作为岛组分来制造，这种方法是以同时满足以下物理性能为特征的-第一导丝轮速度(V1)1,000m/min-5,000m/min，-第二导丝轮速度(V2)1,500m/min-6,000m/min，-在第一导丝轮上复合纤维的结晶度8.5-25％，-在第二导丝轮上复合纤维中岛组分的双折射率(Δn)0.10-0.20。
以下，将参照附图描述本发明的较佳实施方式。
首先，在本发明中，使用碱溶性共聚酯作为海组分和主要由超过90mole％的对苯二甲酸乙二酯构成的聚酯作为岛组分，并用共轭纺丝喷丝头，进行共轭纺丝。
在本发明中，可通过适宜地调节海组分和岛组分的熔体粘度来改善起绒性和海岛成形性能。
通常，在纺丝过程中由挤出机将压力施加在喷丝头上会使纤维产生剪切流。挤出机中的流速和剪切速率很低，而在喷丝头中则很高。与这种剪切速率相应的剪切应力称为熔体粘度(MV)，它随聚合物性质的不同而不同。
但是，共轭纺丝两种以上的聚合物制备海岛型复合纤维时，由于海组分的熔体粘度各不相同，所以它们的剪切应力不同，结果影响了复合纤维的海岛成形性及复合纤维的物理性能。
因此，为了得到所需均匀的海岛截面成形和使用要求的物理性能，需要选择具有适宜熔体粘度的海岛组分聚合物。
具体地说，对起绒经编织物产品，为了显示细纱的起绒性以及外观和手感，用于海岛型复合纤维的聚合物要保持它们适度的相对粘度，而不是它们的熔体粘度。
在本发明中，剪切速率9,000(1/s)时岛组分聚合物的熔体粘度与海组分聚合物的熔体粘度之间的差值(以下称为“ΔMV9,000”)为剪切速率500(1/s)时岛组分的熔体粘度与海组分的熔体粘度之间差值(以下称为“ΔMV500”)的20-70％。即，在喷丝头处的ΔMV的值应小于挤出机处的ΔMV值。
换言之，应减小随剪切速率的增加而引起岛组分聚合物和海组分聚合物之间的熔体粘度的差值(ΔMV)。否则，岛组分的取向性下降，由于难以充分拉伸使得编织性能下降，而且在经编织物中起绒纤维会相互缠绕。
图4是随剪切速率的增加，ΔMV变化的关系图。在图4中，可发现随着剪切速率的增加，岛组分和海组分之间熔体粘度的差值逐步减小。
另外，较佳的是剪切速率500-9,000(1/s)时海组分的熔体粘度(以下称为“MVs”)低于岛组分的熔体粘度(以下称为“MVi”)(MVs≤MVi)。图3是各组分的熔体粘度和剪切速率之间的关系图。
如果海组分的熔体粘度(MVs)大于岛组分聚合物的熔体粘度(MVi)，则海岛型复合纤维的截面可能难以成形。这导致了岛组分数量的下降或者破坏了岛组分的均匀成形性，并使起绒过程中的起绒性变差，难以展示最终产品的外观和手感。
而且，较佳的是海组分和岛组分之间熔体粘度的差值(以下称为“ΔMV”)小于1,000泊。如果海组分和岛组分之间熔体粘度的差值(ΔMV)大于1,000泊，则在纺丝过程中岛组分会相互粘合，形成即使溶解后岛组分也不分离的不分离纤维。结果会造成经编织物中纤维的起绒状态不均匀、外观不清晰、光学(writing)效果变差且手感粗糙。
可用特性粘度来调节岛组分聚合物的熔体粘度，并通过适宜地控制共聚物的种类、共聚物的量和共聚合条件来调整海组分聚合物的熔体粘度。
作为调整海组分聚合物的熔体粘度的例子，可将3-15摩尔DIMS与聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚，并向其中加入平均分子量超过8,000的4-20重量％聚乙二醇。
接着，在本发明中，在第一导丝轮2和第二导丝轮3之间拉伸所纺得的海岛型复合纤维丝束，随后卷绕在卷绕机4上。换言之，在本发明中，通过同时进行纺丝和拉伸的直接纺丝拉伸法来制备海岛型复合纤维。
与通过纺丝拉伸假捻制备膨松的海岛型复合纤维的方法相比，本发明能制备具有平滑性的纱，所以更适于高速经编。
此时，第一导丝轮速度(V1)是1,000-5,000m/min，更适宜的是1,000-3,000m/min，而第二导丝轮速度(V2)是1,500-6,000m/min。如果第一导丝轮1速度和第二导丝轮2速度低于上述范围，则纱不能充分地取向和结晶，造成在此后的起绒时割绒不均匀，也无法控制减量过程中的减量。
另外，如果第一导丝轮速度和第二导丝轮速度超过上述范围，则纱中岛组分的双折射率和结晶度下降，由此不能满足纱的物理性能，并因此降低经编的加工性。
除了控制第一导丝轮速度和第二导丝轮速度之外，在纺丝工序各阶段纱的物理性能可通过适宜地改变海岛型聚合物的拉伸温度、拉伸倍率、冷却条件、熔体粘度等来调节。
首先，将制备条件设定为使第一导丝轮上纱的结晶度，即经过第一导丝轮的纱的结晶度为8.5-25％。如果结晶度高于上述范围，则难以在拉伸阶段实施拉伸，使加工不能进行下去。如果结晶度比上述范围低得太多，则为得到理想物理性能的纱，需要过量拉伸。这导致过大的拉伸张力，由此增加了物理性能的偏差并造成加工困难。
另外，将制备条件设定为使第二导丝轮上复合纤维中岛组分的双折射率(Δn)为0.10-0.20。如果双折射率偏离上述范围，则卷绕纱包含过高的机械性能，不适宜于服装，由此导致聚合物无法抵抗的疲劳现象，这种现象聚集在纱上使纱的物理性能急剧下降。
为了得到更适宜的海岛型复合纤维，更好的是如下所述在纺丝过程的各阶段控制纱的性能。但是本发明的方法不限于下述条件。
另外，更好的是在第一导丝轮上纱的模量为5-35g/d。如果第一导丝轮上纱的模量偏离上述范围，则施加在纱上的应力过多，使丝束断裂或者产生断口，由此降低纺丝的可纺性。
另外，将制备条件设定为使第一导丝轮上复合纤维中岛组分的双折射率(Δn)，即通过第一导丝轮的纱中岛组分的双折射率(Δn)为0.005-0.090。如果双折射率大于上述范围，则机械应力太大，这样会产生断裂现象。如果小于上述范围，则纱的模量、强度和伸长度太低，以致无法纺丝。
另外，将制备条件设定为使第一导丝轮上的纱的模量60-90g/d。如果模量低于上述范围，则纱的密度降低且伸长度变得太大，机械强度变大使起绒绒毛变得粗糙，由此减弱了海岛型细纱的效果。
另外，将制备条件设定为使第二导丝轮上纱的结晶度为25-45％。如果结晶度低于上述范围，由于张力较低，纱的通过性变差，由此使得纺丝困难并使纱的物理性能下降。如果高于上述范围，则丝束变得刚硬、取向结晶过高，不适宜用作经编纱。
使用后述方法测量第一导丝轮上纱的各种物理性能。在第一导丝轮上纱的取样方法如下所述。首先用俘获器切割第一导丝轮前端处的丝束，几乎同时用俘获器切割第一导丝轮后端处的丝束，一经切割就将取样纱卷绕在第一导丝轮的表面。
更具体地说，一切割后就取样卷绕在第一导丝轮上的位于丝层表面的丝束，以防由于第一导丝轮的温度而导致的物理性能的变化。
使用后述方法测量第二导丝轮上纱的各种物理性能。第二导丝轮上纱的取样方法如下所述。首先，用俘获器几乎同时切割第二导丝轮前端和后端处的丝束，然后对卷绕在第二导丝轮表面上的丝束进行取样。
根据本发明所得，用于经编的海岛型复合纤维(图1中的4)具有如下特征。
首先，复合纤维开始收缩的起始温度为55-90℃。在第一导丝轮和第二导丝轮之间将纱拉伸，并将其从低取向低结晶状态移向高取向高结晶状态，最终降低了开始收缩的起始温度。
因此，如果开始收缩的起始温度低于55℃，则表明晶体取向过大。如果开始收缩的起始温度高于90℃，则表明晶体的取向不足，这种复合纤维不适于作为经编用纱。
另外，复合纤维的最大热应力温度是130-160℃。丝的热收缩能量在最大热应力温度时最佳。而且，绝大多数经编针织品的后处理过程在上述范围内进行。
因而，如果最大热应力温度低于上述范围，则在后处理的初始阶段会产生过度的收缩，且难以控制后处理过程。如果最大热应力温度高于上述范围，则后处理中收缩不足，这样降低了经编织物的体积和密度，结果使得最终产品的外观和手感变差。
另外，每旦复合纤维的最大热应力为0.150-0.250g。热应力与过程中施加于纱的热处理程度有关。如果每旦最大热应力低于上述范围，会导致晶体取向不足，使伸长度变大。如果每旦最大热应力高于上述范围，会导致过高的晶体取向，使纱变得粗糙。即，如果每旦最大热应力不在上述范围内，则后加工性能下降，针织品本身的外观和手感变差。
如上所述，本发明的海岛型复合纤维的热收缩性能相互协调。使得丝截面的成形性、起绒性和手感极好，且在溶解海组分和起绒过程中复合纤维的物理性能下降得最少。因此，本发明的海岛型复合纤维特别适于用作制备起绒经编针织品的纱。
在溶解海组分之前，本发明的复合纤维的单纤维纤度为2-5旦，在溶解海组分之后单纤维纤度为0.001-0.3旦。溶解海组分之后复合纤维的模量为25-60g/d。较佳的是在溶解海组分之前复合纤维的总纤度是50-150，但不限于此。
用本发明的海岛型复合纤维编织经编织物，然后用碱溶液溶解海组分并经过起绒工序，制备起绒经编织物。在95℃下1％浓度的氢氧化钠溶液(浴比＝10∶1)中处理海岛型复合纤维30分钟，以溶解海组分。
本发明的海岛型复合纤维在海组分溶解之后的强度保持率超过82％。
关于本发明的海岛型复合纤维，由于海组分的溶解度和纱的物理性能，在上述海组分溶解过程或起绒过程中纱的模量的降低最小。结果，起绒性改善，作为最终产品的经编织物的外观和手感极好。
在本发明中，对复合纤维的物理性能按下述方法进行评价。
·纱开始收缩的起始温度、最大热应力温度和每旦最大热应力用KANEBO公司的热应力测试仪进行测量。具体地，将10cm长的环状试样(复合纤维)锁在上端和下端挂钩上并向其施加预定的压力(试样总旦×2/30g)。在这种状态下，以预定的速度(150℃/min)升温。这时，与温度变化相应的应力力变化示于图2，然后得到各个物理性能。图2的x处温度为复合纤维开始收缩的起始温度，相当于复合纤维的玻璃化转变温度(Tg)，图2的y处为最大热应力温度，它是复合纤维受到最大应力时的温度。另外，将得到的最大热应力值(图2的z部分)代入以下公式计算得到复合纤维的每旦最大热应力。
每旦最大热应力值＝最大热应力/(试样总旦数×2)·强度/模量使用Instron公司的张力测试仪测量强度/模量10次(试样长度5cm，伸长速度30cm/min)，得到平均值。此处，模量是初始模量。
·密度(ρ)将海岛型复合纤维放入由正庚烷和四氯化碳的混合溶剂构成的密度计(日本Shibayama公司产品，型号SS型)中，并在23℃下放置一天，然后测量膨松状态海和岛双组分纤维的总密度。
·结晶度〔Xc(％)〕按如上测得聚酯的密度(ρ)、完全结晶聚酯的理论密度值(ρc＝1.457g/cm3)和完全无定形聚酯的密度值(1.336g/cm3)，得到结晶度。
结晶度〔Xc(％)〕＝〔(ρ-ρa)/(ρc-ρa)〕×100.复合纤维中岛组分的双折射率(Δn)使用干涉显微镜(Karl Zeiss公司产品，型号JENAPOL-UINTERPHAKO)测量双折射率。双折射率由以下公式得到。
双折射率(Δn)＝(R+S)/(1000×D)此处，R表示补偿滞后，S表示石英补偿的滞后，D表示纤维直径。另外，R和S的单位是nm，D的单位是μm。
·海组分除去后纱强度的保留值通过上述方法，使用Instron得到海组分减少前后纱(复合纤维)的强度，在下式中代入海组分溶解前后的纱的强度，得到海组分除去后纱强度的保留值。在95℃于1％氢氧化钠溶液〔浴比(溶液∶纱)＝10∶1〕中处理海岛型复合纤维30分钟，以溶解海组分。
海组分减少后纱的强度的保留值＝(海组分减少后纱的强度/海组分减少前纱的强度)×100此处，纱的强度指纱的韧度(g/d)。
·熔体粘度使用毛细管流变仪(规格L＝25.38mm，D＝0.762mm，L/D＝33.31)将剪切应力施加于试样(片)上，变化剪切速率来测量熔体粘度。此时，聚合物的熔体粘度是在290℃，剪切速率在500(1/s)-9,000(1/s)范围内持续变化，在真空状态下将岛组分聚合物(切片)和海组分聚合物(切片)在150℃干燥5小时。
·海岛截面成形性能取样复合纤维截面制备500个试样，并用显微镜观察和评价该截面成形的均匀性和分散性。具体地，如果该截面成形是均匀的且未分离的岛组分数小于2，则成形性能为极好，如果该截面成形是不均匀的且未分离的岛组分数小于2，则成形性能为好，如果该截面成形是不均匀的且未分离的岛组分数是3-4，则成形性能为一般，如果未分离的岛组分数大于5，则成形性能为差。


结合附图，以下详细的描述将使本发明的上述目的、特征和优点变得更明显，其中图1是本发明的过程的示意图；图2是热应力曲线的例子；图3是构成本发明的海岛型复合纤维的每个组分的熔体粘度和剪切速率之间关系的示意图；图4是构成本发明的海岛型复合纤维的海组分和岛组分之间熔体粘度的差值(ΔMV)变化的示意图。

以下，将通过实施例和比较例详细描述本发明，但不仅限于它们。
实施例1按8重量％、数均分子量为8,500的聚乙二醇和共聚有4mole％二甲基-5-磺基异酞酸钠为共聚物的共聚酯混合制备700泊MV500和300泊MV9000的碱溶性聚合物。
将制得的碱溶性聚合物用作海组分，特性粘度为0.65的聚对苯二甲酸乙二醇酯(MV5001,200泊，MV9000500泊)用作岛组分。在288℃用有36个岛组分的共轭纺丝喷丝头来纺丝。
接着，将纺得的丝在转速为1,500m/min、温度为80℃的第一导丝轮和转速为4,200m/min、温度为125℃的第二导丝轮之间拉伸。然后，以4,150m/min速度卷绕，由此制备75旦/24根纤维的海岛型复合纤维。
此时，将纺丝喷丝头下的冷却条件设定为相对湿度100％，冷却空气温度20℃，冷却空气速度0.4m/sec。另外，制备条件设定为第一导丝轮上丝的结晶度8.8％，第二导丝轮上的复合纤维中海组分的双折射率为0.137。
而且，将第一导丝轮上纱的模量设定为10g/d，第一导丝轮上的复合纤维中岛组分的双折射率设定为0.015，第二导丝轮上纱的结晶度设定为30％，第二导丝轮上纱的模量设定为70g/d。
在95℃1％NaOH溶液中处理海岛型复合纤维30分钟溶解制得的海组分之后，使用上述方法评价溶解了海组分后纱的物理性能。溶解了海组分后单纤维的纤度为0.06旦。表2示出了评价结果。
接着，使用海岛型复合纤维作为表层的纱制备密度为23C/CM的粗经编物，然后用单纤维纤度为5旦的共聚酯纱和沸水收缩率为28％(高收缩纱)作为背层的纱。此时，背层纱的含量是经过处理的经编物总重量的26％。
接着，用起绒机处理制得的粗经编物，直到经编物的收缩率达到50％。然后，在90℃预先将经编热定型后将经编物浸入98℃ NaOH溶液(1％浓度)中30分钟，除去复合纤维的萃取组分。再将上述经编物染色(分散染色)、磨砂和1800℃热定型，制得经过加工的经编物。经过加工的经编物具有极好的手感和质量。
实施例2和3以及比较例1和2除了如表1所示变化的制备条件外，在与实施例1同样的方法和条件下制备75旦/24根纤维海岛型复合纤维。此时，卷绕速度设定为第二导丝轮速度的99％。
在95℃1％NaOH溶液中处理海岛型复合纤维30分钟溶解海组分之后，使用上述方法评价纱的物理性能。溶解了海组分后单纤维的纤度为0.06旦。表2示出了评价结果。
〔表1〕制备条件

〔表2〕复合纤维物理性能的评价结果

工业应用性本发明的海岛型复合纤维具有极好的热收缩性能，所以在制备经编织物时起绒性能极好，而且可以制备外观和手感极好的经编织物。使用这种效果，本发明的海岛型复合纤维特别适用于制备起绒经编织物。


本发明涉及一种海岛型复合纤维。这种用作经编织造的海岛型复合纤维，由碱溶性共聚酯为海组分，以主要由超过90摩尔％的对苯二甲酸乙二酯构成的聚酯为岛组分，通过直接纺丝拉伸制得，其特征在于所述海岛型复合纤维同时满足以下物理性能复合纤维开始收缩的起始温度为55－90℃；复合纤维的最大热应力温度为130－160℃；复合纤维的每旦最大热应力为0.150－0.250g。本发明制得的海岛型复合组分具有良好的热收缩性能以及极好的起绒性能，并改善了经编织物的外观和手感。