黑色高吸放湿性纤维制造技术

本发明专利技术公开了一种吸放湿性、吸湿发热性及光热变换性、加工性优异、且比现有产品的黑度稳定性好的黑色高吸放湿性纤维。其制法包括，在含有炭黑的丙烯酸类纤维中由肼类化合物引入交联结构，通过水解引入羧基，如果需要，调节羧基上Ｈ／金属盐的比例，所得纤维的饱和吸湿率为１０重量％以上，干强度为０．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上，明度Ｌ值为３５以下。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及黑色高吸放湿性纤维。更具体地说，所涉及的黑色高吸放湿性纤维在具有吸放湿性、吸湿发热性及光热变换性的同时，还具备足够的强度和伸长特性，故加工性优异，且比现有产品黑度进一步提高，即使反复洗涤，黑度稳定性仍很优良。作为解决这些问题的方法，已知的有混纺染色、吸放湿性纤维不染色的方法，将吸放湿性纤维编织在内侧的方法。这些方法归根结底只能满足浅色到中等色度的要求，而不符合深色、特别是黑色的要求。上述本专利技术的目的是通过下述手段达到的。相对于丙烯腈类聚合物而言，含有0.5～5重量％的炭黑的丙烯酸类纤维经肼类化合物交联和水解引入0.6～10meq/g的羧基(-COO-)以及如果需要，通过调节羧基上的H/金属盐的比例，得到在20℃、65％RH条件下饱和吸湿率为10重量％以上、干强度为0.8cN/dtex以上、根据JIS-Z-8730的规定的明度L值为35以下的黑色高吸放湿性纤维。另外，由肼类化合物进行交联时，氮含量的增加为1.0～10.0重量％，另外，炭黑的表面积为50～300m2/g，DBP吸油量为50～150ml/100g，再有，丙烯酸类纤维热拉伸后的总收缩率为20～27％。专利技术详述下面详细叙述本专利技术。本专利技术涉及交联丙烯酸类纤维，作为其原料的丙烯酸类纤维有由丙烯腈类聚合物形成的纤维，短纤维、纤维束、纱线、织物、无纺布等，无论哪种形态都可以。但是，如后述那样，这些原料纤维，制造时热拉伸后的总收缩率为20～27％，制品黑色高吸放湿性纤维的强延展特性特别高，能有效地将延展性保持在30％以上。丙烯酸类纤维的纤度虽无特别的限制，但一般为0.4～5dtex。AN类聚合物，无论是AN单独的聚合物还是AN和其它单体的共聚物都可以。作为与AN共聚的单体可列举如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙氨基乙酯等的(甲基)丙烯酸酯单体、甲代烯丙基磺酸、p-苯乙烯磺酸等含磺酸的单体及其盐、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯等的乙烯基单体、(甲基)丙烯酸、苯乙烯等。带(甲基)标记的表示丙烯酸、甲基丙烯酸二种。丙烯酸类纤维中含有炭黑为0.5～5重量％(对聚合物重量而言)是必要的。如果含量不足0.5重量％的话，则不能满足深黑色的要求，如果超过5重量％的话，则含有炭黑的丙烯酸类纤维不仅制备时纺丝作业性不好，而且，黑色高吸放湿性纤维的干强度下降，故不理想。作为更理想的炭黑，推荐表面积为50～300m2/g的、DBP吸油量为50～150ml/100g的炭黑。如果表面积不足50m2/g的话，则粒径就大，原料丙烯酸类纤维成型时就容易在原料过滤器、纺丝模具处发生堵塞，如果超过300m2/g的话，则粒子太小，含有炭黑的纤维就有很强的发红倾向，就没有制得漂亮黑色的可能性。DBP吸油量是表示制备纺丝原液时的溶剂中的分散性的尺度，是如下测定的值，是表示炭黑基本特性的尺度。即，在150℃下，将20.0g干燥了1小时的炭黑样品(A)投入带吸收计量仪(Brabender社制，弹簧张力为2.68kg/cm)的混合室内，旋转预先将限位开关设定在弹簧张力的70％的混合室的旋转机。同时，从自动滴定管中以4ml/分的比例开始添加DBP(邻苯二甲酸二丁酯，比重1.045～1.050)。随着扭矩的急速增加，将限位开关切断时作为终点，由到此为止添加的DBP量(Bml)，根据下式可求得DBP吸油量(Dml/100g)。D＝B/A×100DBP吸油量不足50ml/100g的炭黑，对丙烯酸类纤维的溶剂而言，由于分散性差，所以容易给纺丝操作带来麻烦，如果超过150ml/100g的话，对分散性好的纤维而言，有很强的发青色的倾向，故很难制得漂亮的黑色。只要是这种炭黑，就很好用，即使是经过表面处理(如氧化处理、加热处理、活化处理)的炭黑也没关系。本专利技术的作为起始原料含有炭黑的丙烯酸类纤维的制备方法，只要是在丙烯腈类聚合物中含有一定量的炭黑即可，除此之外没有特别的限制，成型时，可以使用通常衣料用纤维制备时采用的方法，即可用湿式纺丝、干式纺丝、干/湿式纺丝等众所周知的方法。制备含有炭黑的丙烯酸类纤维时，是将含规定量炭黑的AN类聚合物的纺丝原液，按这些常规方法进行纺丝、水洗、冷拉伸、热拉伸使其取向、干燥致密化、湿热缓冲处理等热处理。其中，以热拉伸后的长度为基准，在其后的处理中，表示整体纤维收缩情况的热拉伸后的总收缩率为20～27％的丙烯酸类纤维是优选使用的。总收缩率不足20％或超过27％时，经后述处理，即由肼类化合物进行交联和水解以及必要时，调节羧基(-COO-)上的H/金属盐的比例的黑色高吸放湿性纤维的纤维物性都易劣化，有成为纺织、编织、缝制等加工困难的纤维的倾向。另外，使用总收缩率为20～27％的起始丙烯酸类纤维时，体现了在制品黑色高吸放湿性纤维中，可获得纤维干强度保持在0.8cN/dtex以上的同时，延伸率在30％以上的效果。业内人士认为，至少对延伸率而言，原料纤维的总收缩率越大，则由此制得的制品纤维的延伸率也会越大，这是本领域的常识，因此，在本专利技术的纤维中，上述情况令人惊讶。含有这种炭黑的丙烯酸类纤维，通过肼类化合物进行交联处理，丙烯酸类纤维在溶剂中不能很快溶解，这意味着发生了交联，同时，其结果，含氮量也增加了，其方法并无特别的限制。由这种处理方法增加的含氮量以在1.0～10重量％的范围内为好。含氮量的增加即使为0.1～1.0重量％，本专利技术的纤维仅限于在制备黑色高吸放湿性纤维的方法中使用。作为调节氮含量的增加到1.0～10重量％的方法，工业上，以在肼类化合物的浓度为5～60重量％的水溶液中、温度为50～120℃的条件下处理5小时以内的方法为好。为了抑制氮含量以低比例增加，按照反应工艺学的原理，将这些条件向更温和的方向调节为好。这里，氮含量的增加是指起始丙烯酸类纤维的含氮率(重量％)与由肼类化合物交联的丙烯酸类纤维的含氮率(重量％)的差。如果含氮量的增加不足1.0重量％的话，则在下面的水解处理后得到的纤维，在水中的溶胀就易变大，另外，纤维物性容易降低，故实际应用时会出问题。另一方面，如果超过10重量％，最终不易获得高吸放湿性。作为这里使用的肼类化合物并无特别的限制，可列举如水合肼、硫酸肼、盐酸肼、溴酸肼、碳酸肼等，另外，还可列举如乙二胺、硫酸胍、盐酸胍、磷酸胍、三聚氰胺等含多个氨基的化合物。经由这种肼类化合物进行交联处理过的纤维，在进行水解前，也可以进行酸处理A。还有，在酸中进行水解时，这里所说的酸处理一般不采用。这种处理方法使纤维对黑色以外的着色变得困难，这意味着对提高色稳定性有所贡献。作为这里使用的酸可列举如硝酸、硫酸、盐酸等无机酸的水溶液、有机酸等，没有特别的限制。该处理工序前，在交联处理工序中残留的肼类化合物已全部除去。作为该酸处理的条件，并无特别的限制，可列举如下的条件，即在酸浓度约为1～20重量％、理想的是在2～10重量％的水溶液中，温度为50～120℃的条件下，被处理纤维浸泡0.5～5小时。经由肼类化合物交联处理过的纤维，或进一步经酸处理A的纤维，接着，由酸水溶液或碱性金属盐水溶液进行水解。通过这种处理，没有参与对起始丙烯酸类纤维利用肼类化合物交联的、残留的CN基以及交联工序后进行酸处理A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种黑色高吸放湿性纤维，其制法包括：相对于丙烯腈类聚合物而言，使含有０．５～５重量％的炭黑的丙烯酸类纤维经肼类化合物交联并经水解，引入０．６～１０ｍｅｑ／ｇ的羧基（－ＣＯＯ↑［－］），以及根据需要，调整该基团的Ｈ／金属盐的比例，所得纤维在２０℃、６５％ＲＨ下的饱和吸湿率为１０重量％以上，干强度在０．８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上，ＪＩＳ－Ｚ－８７３０规定的明度Ｌ值为３５以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：中岛茂，
申请(专利权)人：日本爱克兰工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]