專利名稱：絨毛用中空收縮性纖維及其制造方法以及絨毛制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中空收縮性纖維，其具有良好的收縮性，而且豐滿感、輕量感和保溫性優(yōu)異，適合于制造絨毛制品。
本發(fā)明的目的是解決上述問題，并提供絨毛用中空收縮性纖維，該纖維具有類似于天然皮毛的中空形狀，即使其中空部在外壓下破碎時(shí)仍能夠容易地恢復(fù)，具有通常所不能實(shí)現(xiàn)的豐滿感、輕量感和保溫性，而且可在絨毛制品中用作茸毛。本發(fā)明還提供制造該中空收縮性纖維的方法以及使用該中空收縮性纖維制得的絨毛制品。
另外，根據(jù)本發(fā)明之制造絨毛用中空收縮性纖維的方法的特征在于，對(duì)丙烯腈以及含鹵素的乙烯基單體的共聚物進(jìn)行濕法紡絲，然后對(duì)所得的濕潤(rùn)狀態(tài)下的纖維進(jìn)行蒸汽處理及干燥處理，接著進(jìn)行熱處理以形成纖維的中空部。優(yōu)選的是，通過蒸汽處理使纖維的溶劑含量降低至5重量％或更低，通過干燥處理使纖維的液體含量為5-50重量％，并在熱處理后進(jìn)行拉伸處理。另外，優(yōu)選的是，熱處理是在120-180℃的溫度下進(jìn)行，而且在所述拉伸處理期間，纖維在90-150℃的溫度下拉長(zhǎng)1.1-2.3倍。再者，在通過上述方法得到的纖維卷縮時(shí)，優(yōu)選加熱至低于纖維的玻璃轉(zhuǎn)化溫度1-10℃的溫度進(jìn)行卷縮。
如上所述的本發(fā)明之絨毛用中空收縮性纖維適合用作絨毛制品的茸毛。
以下將更為詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明的中空收縮性纖維包含合成纖維。對(duì)于合成纖維沒有特別的限制，其例子包括丙烯酸系纖維、聚酰胺系纖維、聚酯系纖維、聚烯烴系纖維、氯乙烯系纖維、1，1-二氯乙烯系纖維以及聚乙烯醇系纖維。但是，從適合用作人造皮毛或者絨毛玩具等的產(chǎn)品質(zhì)量及絨毛產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)來(lái)看，丙烯酸系纖維是特別優(yōu)選的。對(duì)于丙烯酸系纖維，優(yōu)選的是包括30-80重量％丙烯腈和20-70重量％可與丙烯腈共聚的單體的纖維。所述可與丙烯腈共聚的單體的例子包括丙烯酸、甲基丙烯酸，氯乙烯、1，1-二氯乙烯，乙烯基酯如乙酸乙烯基酯，乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶及其烷基取代的衍生物，丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酰胺、甲基丙烯酸酰胺及其單烷基或者二烷基取代的衍生物，苯乙烯磺酸、甲代烯丙基磺酸及其金屬鹽和胺鹽。在這些單體中，為使纖維具有阻燃性，優(yōu)選使用含鹵素的乙烯基單體。氯乙烯或者1，1-二氯乙烯優(yōu)選用作含鹵素的乙烯基單體。
當(dāng)提到在本發(fā)明的纖維橫截面中具有中空部時(shí)，其是指有一個(gè)或更多個(gè)空孔。事實(shí)上，本發(fā)明纖維的中空部為骨髓狀或者網(wǎng)格狀中空部，在纖維橫截面的芯部具有多個(gè)空孔。在其芯部包含骨髓狀或者網(wǎng)格狀中空部，而包含此等中空部的橫截面類似于動(dòng)物天然皮毛的橫截面，所述動(dòng)物例如是水貂或紫貂。此等纖維橫截面意味著在芯部以骨髓或者網(wǎng)格狀不規(guī)則地形成多個(gè)不同形狀的空孔，所述芯部是纖維橫截面(與纖維橫截面周邊的致密外皮部相對(duì))的中心。例如，如

圖1和2所示，黑色部分是空孔。因此在本發(fā)明中，纖維橫截面中中空部的定義并不包括單一中空(完全中空)或者中空部所包含的多個(gè)空孔相互間以均勻的間隔有規(guī)律地排列，例如以芯鞘復(fù)合紡絲等方法產(chǎn)生的。
另外，本發(fā)明中纖維橫截面的空隙率是指纖維橫截面的總面積(在如圖3所示的纖維橫截面示意圖中，部分A的面積加上部分B的面積)中被骨髓狀或者網(wǎng)格狀中空部所占據(jù)的比例，所述中空部包含多個(gè)不規(guī)則形狀的空孔(圖3中部分B的面積，即、形成中空部的多個(gè)空孔的總面積)。在本發(fā)明的纖維中，空隙率優(yōu)選為10-50％。如果空隙率低于10％，則中空纖維的固有性質(zhì)，即、豐滿感和輕量感較差。另一方面，如果空隙率超過50％，外皮部則較薄，而且纖維對(duì)抗外壓的能力較弱，導(dǎo)致被破壞，并由此使豐滿感及輕量感也較差。為使丙烯酸系纖維具有足夠的輕量感，優(yōu)選使空隙率在20-40％的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的纖維是收縮性纖維，其干熱收縮率至少為15％。在本發(fā)明中，干熱收縮率是由纖維收縮前的長(zhǎng)度以及纖維在100-150℃的溫度下在對(duì)流爐型干燥器中進(jìn)行熱處理20分鐘后的長(zhǎng)度測(cè)定的收縮率。纖維的干熱收縮率低于15％不是人們所希望的，這是因?yàn)樵诖饲闆r下，如果在絨毛制品中使用該纖維作為茸毛，外層粗毛纖維和茸毛纖維之間收縮差所導(dǎo)致的段差效果就不能充分地得到。另外，雖然對(duì)纖維的干熱收縮率的最大值沒有限制，但該最大值約與普通收縮性纖維的相同，即、約為30％。本發(fā)明之中空收縮性纖維的干熱收縮率通常在15-35％的范圍內(nèi)。
為制造本發(fā)明的中空收縮性纖維，如上所述的丙烯酸系共聚物溶解在有機(jī)溶劑中，如丙酮、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺或者二甲基亞砜中，或者溶解在無(wú)機(jī)溶劑中，如氯化鋅或硝酸、硫代氰酸鹽，以制得紡絲原液，然后使用該紡絲原液進(jìn)行濕法紡絲。只要不妨礙紡絲，還可在所述紡絲原液中添加添加劑，如無(wú)機(jī)或者有機(jī)顏料或提高防腐蝕作用、防止著色、耐光性的穩(wěn)定劑。由濕法紡絲得到的濕纖維接下來(lái)進(jìn)行蒸汽處理，以降低溶劑含量，該溶劑含量?jī)?yōu)選不超過5重量％，更優(yōu)選不超過3重量％。通過該蒸汽處理從纖維中除去溶劑，處于濕潤(rùn)狀態(tài)的纖維因此逐漸凝固，在纖維橫截面的周邊處形成相對(duì)較致密的外皮部，并在纖維橫截面的中心處形成相對(duì)較稀疏的芯部。蒸汽處理優(yōu)選使用飽和水蒸氣進(jìn)行。然后干燥纖維，以調(diào)節(jié)液體含量，其包括溶劑和水的含量，使它們?cè)谒ǖ姆秶畠?nèi)，并使纖維更為致密化。即使進(jìn)行該干燥處理，因?yàn)槿軇┦峭ㄟ^蒸汽處理除去的，纖維的內(nèi)部也不易變得完全致密，而是保持一種狀態(tài)，其中在隨后的處理期間易于形成中空部。然而，如果纖維由于急激的熱處理而使纖維內(nèi)部完全致密化，則不可能通過隨后的熱處理在纖維的內(nèi)部形成中空部。因此，優(yōu)選在溫和的條件下進(jìn)行干燥處理。具體而言，干燥處理的程度應(yīng)使得在濕法紡絲后通過蒸汽處理從處于濕潤(rùn)狀態(tài)下的纖維中除去水分，同時(shí)通過熱熔融消除在相對(duì)較致密的外皮部中出現(xiàn)的微細(xì)空孔(micorvoids)?？墒褂靡阎脑O(shè)備進(jìn)行干燥處理，但溫度和時(shí)間應(yīng)設(shè)定為，通過干燥處理，纖維的液體(水及溶劑)含量?jī)?yōu)選為5-50重量％，更優(yōu)選為10-30重量％。通過調(diào)節(jié)纖維的液體含量至上述范圍，可形成致密的外皮部和稀疏的芯部。接下來(lái)，具有致密外皮部和稀疏芯部的纖維在高于上述干燥處理溫度的溫度下進(jìn)行熱處理，由此形成在纖維橫截面中心的芯部包含多個(gè)空孔的骨髓狀或者網(wǎng)格狀中空部。具體而言，因?yàn)槔w維的外皮部具有致密的結(jié)構(gòu)，通過熱處理在纖維的軸(長(zhǎng)度)方向形成規(guī)則纖維結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生強(qiáng)的連續(xù)結(jié)構(gòu)。另一方面，纖維橫截面中心處的稀疏芯部仍保持稀疏的狀態(tài)，而且認(rèn)為由于熱通過收縮應(yīng)力等隨機(jī)發(fā)生收縮，導(dǎo)致在芯部形成不同形狀的不規(guī)則空孔，即、形成中空部?？墒褂脽峥諝饬鞯韧ㄟ^一般的干熱處理、濕熱處理，或者使用有機(jī)化合物如聚乙二醇或甘油在恒溫浴中進(jìn)行熱處理。這些方法可單獨(dú)使用或者兩種以上方法組合使用。熱處理優(yōu)選在120-180℃的溫度下進(jìn)行。通過在此等條件下進(jìn)行熱處理，可形成中空部，而且得到空隙率為10-50％的纖維。例如，對(duì)于丙烯酸系纖維，在180℃以上的溫度下進(jìn)行熱處理不是令人希望的，因?yàn)橐子诎l(fā)生過度的收縮。另外，如果在低于120℃的溫度下進(jìn)行熱處理，則導(dǎo)熱有可能不足，并因此不能得到高的空隙率。為此原因，更優(yōu)選的是在140-160℃的范圍內(nèi)進(jìn)行熱處理。在熱處理期間，也可進(jìn)行5-15％松弛。
為使纖維的干熱收縮率至少為15％，必須進(jìn)行拉伸處理。例如，對(duì)于丙烯酸系纖維，在90-150℃的拉伸溫度下拉伸1.1-2.3倍，由此可得到至少15％的收縮率。如果拉伸溫度低于90℃，則導(dǎo)熱不足，而且難以拉伸至預(yù)定的倍數(shù)。另一方面，如果拉伸溫度高于150℃，則可得到高的收縮率，但是當(dāng)在絨毛處理等期間使纖維收縮時(shí)，必須加熱至高的溫度，而且因此高的拉伸溫度不是人們所希望的。為此原因，拉伸溫度更優(yōu)選在105-135℃的范圍內(nèi)。
應(yīng)注意的是，為提高絨毛制造時(shí)纖維收縮加工的容易性并改良絨毛制品的組織結(jié)構(gòu)，可在纖維上涂敷硅油等，只要對(duì)本發(fā)明的目的沒有妨礙。可在干燥處理之前或者之后進(jìn)行所述硅油的涂敷。
另外，在使用如上所述得到的纖維通過毛條喂入式長(zhǎng)毛絨編織法制造絨毛制品時(shí)，必須制造毛條，以使纖維卷縮。在此情況下，纖維優(yōu)選通過加熱來(lái)卷縮，其中溫度為低于組成纖維的合成樹脂的玻璃轉(zhuǎn)化溫度1-10℃。對(duì)此的原因是，如果是在等于或者高于玻璃轉(zhuǎn)化溫度的溫度下進(jìn)行卷縮，就會(huì)在卷縮期間發(fā)生纖維結(jié)構(gòu)的熱定形，而且纖維由此固定在中空部崩潰并且不能恢復(fù)的狀態(tài)，而另一方面，如果卷縮期間的溫度太低，雖然中空部能夠在崩潰后恢復(fù)，但在一些纖維中在中空部形成期間發(fā)生破壞，而且不可能得到充分的體積感。另外，如果卷縮期間的溫度比玻璃轉(zhuǎn)化溫度低20℃或更多的話，則卷縮形成較差，而且將不可能產(chǎn)生毛條。
由本發(fā)明的中空收縮性纖維得到絨毛制品的方法的一個(gè)例子是，將經(jīng)過卷縮的中空收縮性纖維切成預(yù)定的長(zhǎng)度，將此等切短的卷縮中空收縮性纖維與非收縮性纖維混合，所述非收縮性纖維已進(jìn)行卷縮，其中收縮率不超過10％，而且纖維長(zhǎng)度比中空收縮性纖維的長(zhǎng)度長(zhǎng)至少10mm，以制成毛條，然后使用長(zhǎng)絨毛編織機(jī)進(jìn)行編織，并用丙烯酸酯粘合劑涂敷所得絨毛的里面，在120-150℃范圍的溫度下進(jìn)行干燥處理3-10分鐘以使中空收縮性纖維收縮，接著進(jìn)行高/中/低溫度拋光和剪絨組合，以完成長(zhǎng)絨毛。
在此等絨毛制品中，優(yōu)選使用本發(fā)明的中空收縮性纖維作為如上所述的茸毛。另一方面，對(duì)于外層粗毛優(yōu)選使用非收縮性纖維；可使用一般非收縮性纖維，但更優(yōu)選使用已知的非收縮性中空纖維。另外，還可使用本發(fā)明的中空收縮性纖維制造整個(gè)絨毛制品，由此制得具有優(yōu)異體積感的絨毛制品。
空隙率(％)＝[B的面積/(A+B)的面積]×100測(cè)量面積的典型方法是使用面積儀或者以重量比為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。但是，如果例如使用圖象分析軟件Image Hyper II(Inter Quest制造，可用在普通個(gè)人計(jì)算機(jī)上)轉(zhuǎn)化為黑白圖象，使得骨髓狀或者網(wǎng)格狀中空部中的空孔部分以及剩余部分可以清晰辨別，并由此測(cè)量它們的面積，得到更精確的值。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，纖維橫截面積是使用圖象分析軟件進(jìn)行測(cè)量。豐滿感的計(jì)算使用以下等式計(jì)算豐滿感，其中條件與上述計(jì)算空隙率時(shí)的相同。
豐滿感＝(A+B)的面積/B的面積溶劑含量及水含量的計(jì)算使5g待測(cè)量的纖維浸沒在200g的純水中，在95℃下煮沸，使纖維中的溶劑被溶出，然后使用回流冷凝器使揮發(fā)性組分回流。取出纖維，并在100-120℃下干燥3小時(shí)，然后測(cè)量纖維的重量。另外，使用(株)島津制作所制造的氣相色譜(GC-14B)測(cè)量其中溶出有溶劑的溶液中有機(jī)溶劑或者無(wú)機(jī)溶劑的濃度。由以下等式計(jì)算溶劑含量及水含量，其中FW是浸沒前纖維的重量，F(xiàn)D是干燥后的纖維重量，而C是其中溶出有溶劑的溶液中溶劑的濃度。
溶劑含量(S；％)＝[C(200+FW-FD)/FD]×100水含量(％)＝[(FW-FD)/FD]×100-S濕熱收縮率在纖維上施加8.83×10-3cN/1dtex的負(fù)荷，并測(cè)量纖維的長(zhǎng)度(LW)。在恒壓(1×105Pa)下進(jìn)行蒸汽處理30分鐘，由此使未負(fù)荷狀態(tài)時(shí)的纖維收縮，然后放置冷卻至室溫，并再一次施加8.83×10-3cN/1dtex的負(fù)荷以及測(cè)量纖維長(zhǎng)度(L′W)。使用以下等式由收縮前及收縮后的纖維長(zhǎng)度LW和L′W計(jì)算收縮率。
收縮率(％)＝[(LW-L′W)/LW]×100干熱收縮率使用與上述濕熱收縮率相同的方法測(cè)量收縮前及收縮后的纖維長(zhǎng)度，僅在130℃的對(duì)流爐式干燥器中處理以進(jìn)行收縮。使用以下等式由收縮前的纖維長(zhǎng)度LD和收縮后的纖維長(zhǎng)度L′D計(jì)算收縮率。
收縮率(％)＝[(LD-L′D)/LD]×100玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)的測(cè)量使用Seiko電子株式會(huì)社制造的DSC-120差示熱分析儀。樣品纖維切成細(xì)粉，稱量10mg粉末，然后固定在上述分析儀中，并在30-180℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量，其中升溫速率為每分鐘2℃。具體而言，從DSC-120分析工作中選擇“DTA Tg”，并在玻璃轉(zhuǎn)化溫度的基線兩側(cè)設(shè)定一個(gè)點(diǎn)(總共2個(gè)點(diǎn))，由此自動(dòng)計(jì)算玻璃轉(zhuǎn)化溫度。
對(duì)以上實(shí)施例1-5以及對(duì)比例1-5中得到的纖維進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果示于表1中。
表1

由表1的結(jié)果可以看出，通過本發(fā)明的方法可得到空隙率為10-50％、干熱收縮率至少為15％的中空收縮性纖維。
如下對(duì)上述實(shí)施例6-7及對(duì)比例6中制得的絨毛制品進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果見表2所示。絨毛評(píng)估由五位專家(絨毛織物制造領(lǐng)域的技術(shù)人員)對(duì)所制得的長(zhǎng)絨毛的體積感和輕量感進(jìn)行評(píng)估，其中使用以下4種水平。
1-3點(diǎn)不滿意(×)
4-6點(diǎn)略微滿意(△)7-9點(diǎn)滿意(○)10點(diǎn)非常滿意(◎)表2

從表2的結(jié)果可以看出，當(dāng)使用本發(fā)明的中空收縮性纖維作為茸毛時(shí)，得到具有優(yōu)異體積感和優(yōu)異輕量感的絨毛制品。如果還使用中空纖維作為外層粗毛，體積感和輕量感甚至更好。
表3

注絨毛評(píng)估◎非常滿意○滿意×不令人滿意從表3的結(jié)果可以看出，在對(duì)比例7中，卷縮期間的加熱溫度為70℃，在卷縮后的豐滿感良好，但因?yàn)榫砜s較弱，不能制成毛條。另外，在對(duì)比例8中，卷縮期間的加熱溫度為80℃，熱處理后的豐滿感接近目標(biāo)值1.30，但在一些纖維中發(fā)生中空結(jié)構(gòu)破壞，而且由此不能得到充分的體積感。與此相反，在實(shí)施例8和9中，卷縮是通過將纖維加熱至90℃或98℃而進(jìn)行的，熱處理時(shí)豐滿感的回復(fù)性優(yōu)異，并由此可制得非常類似天然皮毛的絨毛制品。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的中空收縮性纖維具有與天然皮毛類似的中空結(jié)構(gòu)，而且在加熱時(shí)表現(xiàn)出良好的收縮性，至少為15％，并由此可在絨毛制品中用作茸毛纖維，產(chǎn)生通常不能實(shí)現(xiàn)的豐滿感、輕量感以及保溫性。通過利用這些優(yōu)異的特性，可制備優(yōu)異的類似于天然皮毛的絨毛制品。
權(quán)利要求
1.絨毛用中空收縮性纖維，其包括合成纖維，具有骨髓狀或者網(wǎng)格狀中空部，該中空部在纖維橫截面的芯部具有多個(gè)空孔，所述纖維橫截面的空隙率為10-50％，而且干熱收縮率為15％以上。
2.如權(quán)利要求1所述的絨毛用中空收縮性纖維，其中，所述合成纖維為包含丙烯腈以及含鹵素的乙烯基單體之共聚物的聚合物。
3.制造絨毛用中空收縮性纖維的方法，其特征在于，對(duì)丙烯腈以及含鹵素的乙烯基單體的共聚物進(jìn)行濕法紡絲，對(duì)所得的濕潤(rùn)狀態(tài)下的纖維進(jìn)行蒸汽處理及干燥處理，以及進(jìn)行熱處理以形成纖維的中空部。
4.如權(quán)利要求3所述的制造絨毛用中空收縮性纖維的方法，其中，通過蒸汽處理使纖維的溶劑含量降低至5重量％或更低，通過干燥處理使纖維的液體含量為5-50重量％，并在熱處理后進(jìn)行拉伸處理。
5.如權(quán)利要求4所述的制造絨毛用中空收縮性纖維的方法，其中，熱處理是在120-180℃的溫度下進(jìn)行，而且在拉伸處理期間，纖維在90-150℃的溫度下拉長(zhǎng)1.1-2.3倍。
6.如權(quán)利要求3-5之一所述的制造絨毛用中空收縮性纖維的方法，其進(jìn)一步包括以下步驟加熱至比所述纖維的玻璃轉(zhuǎn)化溫度低1-10℃的溫度，由此使纖維卷縮。
7.使用如權(quán)利要求1所述的中空收縮性纖維作為茸毛纖維的絨毛制品。
全文摘要
如下制造中空收縮性纖維:對(duì)丙烯腈與含鹵素的乙烯基單體的共聚物進(jìn)行濕法紡絲,然后進(jìn)行蒸汽處理、干燥處理、以及熱處理,由此形成骨髓狀或者網(wǎng)格狀的中空部,該中空部在纖維橫截面的芯部包含多個(gè)空孔。纖維橫截面的空隙率為10－50%,而且纖維的干熱收縮率至少為15%。纖維具有類似于天然皮毛的中空結(jié)構(gòu),在豐滿感、輕量感及保溫性方面是非常優(yōu)異的,并可在絨毛制品中用作茸毛。
文檔編號(hào)D01F6/38GK1351681SQ00807689
公開日2002年5月29日 申請(qǐng)日期2000年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月18日
發(fā)明者首藤真, 原田悟 申請(qǐng)人:鐘淵化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社