一种抗静电涤纶仿毛纤维及其制备方法

一种抗静电涤纶仿毛纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于涤纶纤维领域，尤其是涉及一种抗静电性能优良、仿毛感强的抗静电涤纶仿毛纤维及其制备方法。
【背景技术】
[0002]我国将含有聚对苯二甲酸乙二酯组分大于85%的合成纤维称为聚酯纤维，商品名为涤纶。涤纶具有极优良的定形性能、强度高、耐冲击强度高、耐热性和热稳定性好、耐磨性好、耐光性好、耐腐蚀性好、色牢度好，广泛应用于服装、装饰和其它工业领域，其优良的性能使其长期居于化学纤维第一大品种的地位。
[0003]仿毛纤维就是利用化学纤维模仿毛织物的风格特征生产化纤织物，从而达到以化学纤维代替羊毛的目的。混纤丝是指采用化纤仿毛时，通过混纤手段，使纤维或者纱线具有不均一、不规则的结构，以提高仿毛效果。异收缩混纤丝是指将热收缩率不同的两种或多种长丝经过合并、变形、网络等加工形成的、具有两种或以上潜在收缩率的混纤丝。涤纶异收缩混纤丝织物在染整处理过程中，由于湿热作用，织物中的异收缩丝产生不同的收缩效果，高收缩丝变短、变粗、紧张、伸直并集聚于丝束的芯部形成骨架，低收缩丝收缩较少，长度相对较长，受高收缩丝轴向压缩而螺旋卷曲于丝束的表面，从而赋予织物蓬松丰满的外观，形成独特的织物外观和风格，广泛用于涤纶仿毛产品中。
[0004]涤纶纤维吸湿性差，表面具有较高比电阻，与其他物体摩擦时，表面聚集大量电荷而不易逸散，容易产生静电。静电不仅导致纺织加工困难，如加工时纤维缠绕机件、纱线发毛不能集束、织造时经纱开口不清，而且在纺织品的使用过程中容易吸尘沾污，服装纠缠人体产生粘附不适感，并对人体有害，如使血液PH值升高，血液中钙含量下降，尿液中钙含量增加，血糖升高，维生素C含量下降，静电严重者还能引起火灾、爆炸。
[0005]当前，国内外对纤维的抗静电改性已发展出多种方法。一是在纤维表面涂敷表面活性剂类抗静电剂，该方法工艺简单，成本低廉，但耐久性差，不耐洗涤，受空气相对湿度影响较大；二是在形成纤维的基体聚合物中加入表面活性剂类抗静电剂或高分子永久型抗静电剂，再熔融纺丝，得到抗静电纤维，该方法获得的抗静电纤维抗静电性难以保持均匀性，且该方法仍以高湿环境作为电荷逸散的必要条件；三是在纤维中嵌入能够彻底永久性消除静电的导电纤维，降低纤维表面电阻，使静电荷无法积累达到放电的电量，该方法所制备的纤维可使导电性不受环境温湿度的影响，在任何状态下都赋予纤维制品突出的抗静电效果，且耐水洗性能优异，因而具有持久的抗静电性。
[0006]现有的DTY/FDY涤纶仿毛纤维在服用面料中得到广泛应用，但涤纶所固有的特性，使其织物在使用中会产生大量的静电。为解决这一弊端，提高织物档次，现阶段常用的方法是在织物中加入导电纤维或将织物进行抗静电助剂处理，但这些方法都增加了产品的使用难度，从而一定程度限制了其使用范围。本发明，在制备涤纶仿毛纤维的过程中，直接加入导电纤维，使最终的产品具备抗静电性能，从而彻底解决了涤纶仿毛纤维易带静电的弊端，从而极大地降低了使用难度、提高了其织物档次，进而拓宽了其应用领域。

【发明内容】

[0007]本发明的目的在于提供一种抗静电效果好且抗静电效果持久的抗静电涤纶仿毛纤维。
[0008]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0009]一种抗静电涤纶仿毛纤维，其特征在于:所述抗静电涤纶仿毛纤维包括涤纶异径FDY、涤纶沟槽DTY和复合型导电长丝，所述的抗静电涤纶仿毛纤维中，涤纶异径FDY基本上位于芯部，所述涤纶沟槽DTY位于涤纶异径FDY的部分或全部表面上，所述复合型导电长丝分布在涤纶沟槽DTY和/或涤纶异径FDY内。
[0010]本发明复合型导电长丝分布在涤纶沟槽DTY和/或涤纶异径FDY内，也就是一部分复合型导电长丝位于抗静电涤纶仿毛纤维的皮层，另一部分位于抗静电涤纶仿毛纤维的芯部。这种结构的抗静电涤纶仿毛纤维既能保证导电长丝电荷的释放，又能防止导电长丝发生断头现象，提高了抗静电涤纶仿毛纤维的抗静电性。
[0011]本发明抗静电涤纶仿毛纤维中，沟槽涤纶POY经加弹处理后制得的沟槽涤纶DTY沸水收缩率急剧下降，变为3.45?4.1 %，变化量为37?60%，而加弹处理后涤纶异径FDY的沸水收缩率几乎没有变化，变化量仅为0.01?0.02%。沟槽涤纶POY经加弹处理后制得的沟槽涤纶DTY的沸水收缩率小于涤纶异径FDY和复合型导电长丝的沸水收缩率。因此，本发明抗静电涤纶仿毛纤维中涤纶异径FDY聚集在抗静电涤纶仿毛纤维的芯部，涤纶沟槽DTY和复合型导电长丝卷曲缠绕涤纶异径FDY的表面构成抗静电涤纶仿毛纤维的皮层。
[0012]抗静电涤纶仿毛纤维表面较细的涤纶FDY与涤纶沟槽DTY、复合型导电长丝卷曲缠绕在一起，沿纤维长度方向形成柔软细密的绒圈。复合型导电长丝分布在涤纶沟槽DTY和/或涤纶异径FDY内，与沟槽DTY和较细的涤纶FDY —同形成抗静电涤纶仿毛纤维蓬松的皮层结构，不但有利于电荷的释放，增强了抗静电涤纶仿毛纤维的抗静电性；还增强了抗静电涤纶仿毛纤维的机械强度和可纺性；同时使纤维具有蓬松、柔软的外观，具有弹性，仿毛感强，更接近天然羊毛纤维的风格。
[0013]沟槽POY是指经一定的几何形状(非圆型)的喷丝孔纺制的具有特殊横截面形状的化学纤维，纤维表面纵向产生许多微细凹凸形成沟槽，主要有三角形、Y形、三叶形、四叶形、五叶形、六叶形等。将沟槽POY经加弹处理后形成沟槽DTY，其稳定性与蓬松性得到改善。沟槽DTY具有如下特点:沟槽DTY的单丝间存在沟槽，具有毛细效应，可使衣服中的水珠透过沟槽流动，达到导湿排水效果，具有导湿、快干、凉爽、舒适的特点；沟槽DTY单丝间还存在空隙，可降低纤维间的摩擦系数，使纤维具有良好吸湿性，降低纤维表面电阻，进一步增强了纤维的抗静电性；沟槽DTY单丝间的空隙中存在大量静止空气，表观密度低，材料轻量化且蓄热保温性好；沟槽DTY纤维刚度高，具有良好的回弹性。
[0014]所述抗静电涤纶仿毛纤维由涤纶异径FDY、涤纶沟槽POY和复合型导电长丝加弹复合而成，所述的抗静电涤纶仿毛纤维中，涤纶异径FDY位于芯部，所述涤纶沟槽POY加弹后形成的涤纶沟槽DTY和复合型导电长丝卷曲缠绕在涤纶异径FDY的部分或全部表面上。
[0015]涤纶异径FDY由至少三种直径的涤纶FDY单丝构成，涤纶异径FDY中直径最大和最小的涤纶FDY单丝的根数较少，其他直径的涤纶FDY单丝的根数较多，抗静电涤纶仿毛纤维芯部的涤纶FDY单丝直径较大，向外逐渐变细。
[0016]涤纶FDY单丝间直径不同，单丝间沸水收缩率也不同，在抗静电涤纶仿毛纤维中呈多层次分布，抗静电涤纶仿毛纤维中芯部的涤纶异径FDY较粗，向表面逐渐变细。
[0017]涤纶异径FDY包括5种直径的涤纶FDY单丝，涤纶FDY单丝间直径比为15?17:19?21:24?26:29?31:45?55，优选为16:20:25:30:50，相对应的涤纶异径FDY中涤纶FDY单丝根数比为1:2:3:3:1。
[0018]涤纶异径FDY包括5种直径的涤纶FDY单丝，分别为0.16mm, 0.20mm, 0.25mm、
0.30mm、0.50mm，其中涤纶异径FDY中含有直径0.16mm的单丝4_5根，含有直径0.20mm的单丝8-10根，含有直径0.25mm的单丝24-10根，含有直径0.30mm的单丝24-10根，含有直径0.50mm的单丝24-10根。
[0019]抗静电涤纶仿毛纤维中涤纶异径FDY、涤纶沟槽DTY和复合型导电长丝中单丝根数比例为40?50:70?80:1?2，优选为42?48:72?78:1。
[0020]抗静电涤纶仿毛纤维中涤纶异径FDY、涤纶沟槽DTY、复合型导电长丝的重量比为5 ?12:11 ?20:1 ?3，优选 7 ?9:14 ?16:1 ?2，更优选 8.6:15.8:1。
[0021]如果涤纶异径FDY所占比例过小，就会导致纤维过于柔软，缺乏回弹性和弹性刚柔性，无身骨；如果涤纶异径FDY所占比例过大，纤维就会缺乏柔软感，过于硬挺，所得到的织物手感粗糙。本发明发明人经过大量实验最终确定涤纶异径FDY、涤纶沟槽DTY、复合型导电长丝的重量比为8.6:15.8:1时所制得的抗静电涤纶仿毛纤维具有优异的抗静电性，并且导湿快干，丝条挺括，蓬松柔软，仿毛感强，织物具有优异的弹性和抗皱性能。
[0022]复合型导电长丝由于导电组分的存在，通常呈现白色、黑色或灰色。这种复合型导电长丝与其他纤维复合或混纺会限制其颜色的多样性。本发明抗静电涤纶仿毛纤维中复合型导电长丝的用量很少，对抗静电涤纶仿毛纤维颜色的影响可以忽略不计。本发明在涤纶异径FDY、涤纶沟槽DTY制备过程中添加色母粒，所得到产品的色牢度好。
[0023]本发明抗静电涤纶仿毛纤维的抗静电性能由表面电阻率参数来表示。
[0024]所述表面电阻率(surface resisitivity)是指在试样的表面层里的直流电场强度与线电流密度之商，即单位面积内的表面电阻。按照国家标准GB/T 1410-2006的规定，测量表面电阻率。
[0025]抗静电涤纶仿毛纤维表面电阻率为1.2X 16?2.1XlO9Q ,优选抗静电涤纶仿毛纤维表面电阻率为1.5 X 17?1.7 X 10 8 Ω。
[0026]抗静电涤纶仿毛纤维的抗静电性能还可以由体积电阻率、表面电阻瞬时值和纤维电阻来表示。
[0027]所述体积电阻率(volume resistivity)是指在试样里面的直流电场强度和稳态电流密度之商，即单位面积内的体积电阻。本发明抗静电涤纶仿毛纤维体积电阻率为
1.9 X 17?3.8 X 10 7 Ω.m，优选为 2.3 X 17?3.3 X 10 7 Ω.m。
[0028]所述表面电阻瞬时值是指使用符合标准ASTM D257要求的带有平行电极的手持式表面电阻仪所测得的纤维表面电阻。测试时将手持式表面电阻测试仪置于丝束表面，对其施加适当的力，使两平行铜电极与丝束表面完全接触，此时按下红色按钮，读取亮起的LED指示灯对应的数值。本发明抗静电涤纶仿毛纤维表面电阻瞬时值为18?109Ω，优选为18?109Ω。
[0029]所述纤维电阻是指将一定长度的纤维以标准张力拉直，在纤维两端的两个电极之间的直流电压与施加电压一定时间后电极间总电流之比。纤维电阻的测量方法为:
[0030]a)将纤维切断成100±2mm长度的试样，在试样两端用电导率大于1.0X 10 S/m的导电胶包覆，用同样方法制取3个试样；
[0031]b)将超高阻、微电流测试仪电压调整至500V，打开仪器电源，看电流示值是否为零，如示值不为零，小心旋动调零旋钮使示值归零，关掉电源；
[0032]c)将夹子式金属夹上包覆导电胶的试样两端，盖上屏蔽箱上盖。打开电源，调整电阻量程旋钮档位直至出现有效电阻示值，电化Imin后读数记录；
[0033]d)将电阻量程旋钮拨回最低档，打开屏蔽箱上盖，取下夹子式金属电极并短接放电至电阻示值为零；
[0034]e)关闭电源；
[0035]f)以同样方法测定三段试样电阻值，取几何平均值作为测定结果。
[0036]本发明抗静电涤纶仿毛纤维纤维电阻为1.43 X 18?2.36 XlO8 Ω/10cm，优选为
1.82X108?1.98X 10 8 Ω/1cm0
[0037]所述抗静电涤纟仑仿毛纤维的线密度为110?430dtex，优选为330?410dtex ;断裂强度为3.0?4.0cN/dtex，优选为3.2?3.5cN/dtex ;断裂伸长率为10.0?30.0%，优选为18.0?22.0 % ;沸水收缩率为6.0?10.0 %，优选为8.0?9.5 %。
[0038]线密度是指纤维、单纱、网线、绳索等单位长度的质量，描述纱线粗细程度的指标。本发明抗静电涤纶仿毛纤维与现有的仿毛纤维相比，线密度较大，这样能够增加纤维的表面积，复合型导电长丝在抗静电仿毛纤维表面的分布也会随着增大，增强抗静电涤纶仿毛纤维的抗静电性。另外，纤维线密度大，则强度大、伸长大、抗反复弯曲能力高、耐磨能力强，摩擦时复合型导电长丝不易被磨断、脱落，进一步增强了纤维抗静电性能的稳定性。如果线密度过大，螺旋卷曲的复合型导电长丝中的导电成分间相互接触几率就会减少，电晕放电能力降低，降低抗静电涤纶仿毛纤维的抗静电性。本发明中抗静电涤纶仿毛纤维的线密度为330?430dtex，优选的线密度为350?410dtex。