專利名稱：聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚酯纖維即聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維(以下稱PTT纖維)及其制備方法。更詳細(xì)地說(shuō)是涉及將聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯(以下稱PTT)熔融紡絲，制成未拉伸的纖維，卷取后，再將其拉伸制備纖維的所謂二步制備法及由其制得的均一性高的衣料用PTT纖維。另外還涉及該制備方法中保存該未拉伸纖維的環(huán)境條件及保存時(shí)間。
而PTT纖維，雖很早以來(lái)曾進(jìn)行過(guò)研究，但是，由于過(guò)去作為其原料之一的1，3-丙二醇價(jià)格高，所以，尚未達(dá)到真正的工業(yè)化。然而，近年來(lái)因發(fā)明了廉價(jià)的1，3-丙二醇的制備方法，所以其工業(yè)化出現(xiàn)了可能性。
PTT纖維兼具聚酯纖維和尼龍纖維的優(yōu)點(diǎn)，期盼著它是一種劃時(shí)代的纖維，為充分發(fā)揮其特點(diǎn)，研究了它在衣料及地毯等方面的應(yīng)用。
由特開(kāi)昭52-5320號(hào)公報(bào)(A)、特開(kāi)昭52-8123號(hào)公報(bào)(B)、特開(kāi)昭52-8124號(hào)公報(bào)(C)、特開(kāi)昭58-104216號(hào)公報(bào)(D)、J.PolymerSciencePolymer Phisics Edition Vol.，14，263～274(1976)(E)及Chemical Fibers International Vol.，45，4月(1995)110～111(F)等文獻(xiàn)，早就知曉了PTT的早期技術(shù)。
在這些早期的技術(shù)中，PTT纖維是用所謂的二步法制備的。其中，技術(shù)上與本發(fā)明近似的(D)中，有如下的記載。
“由通常的方法制得的PTT未拉伸纖維，即以不足2000米/分的紡絲速度紡得的未拉伸纖維，由于取向度及結(jié)晶度極低且玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也低，為35℃，所以，經(jīng)時(shí)變化極快，拉伸時(shí)常產(chǎn)生絨毛或碎絲，要制備具有良好性能的PTT纖維很困難?！庇谑牵?D)中，為了回避這個(gè)問(wèn)題，提出了如下方法，即將紡絲速度控制在2000米/分以上，最好控制在2500米/分以上，提高取向度和結(jié)晶度，保持拉伸溫度在35～80℃。另外，在(D)中還報(bào)導(dǎo)了以3500米/分的紡絲速度制得未拉伸纖維，再在溫度為20℃、濕度為60％的條件下放置24小時(shí)后，進(jìn)行拉伸的例子。
但是，在(D)中記載了如下的情況，即以不足2000米/分的紡絲速度紡得的未拉伸纖維的結(jié)構(gòu)和物性，在室溫附近隨時(shí)間的變化即所謂的經(jīng)時(shí)變化顯著，它直接對(duì)拉伸過(guò)程帶來(lái)不良影響，而紡絲速度在小于2000米/分的范圍內(nèi)，回避經(jīng)時(shí)變化帶來(lái)的不良影響的辦法也沒(méi)有報(bào)道。況且，將經(jīng)時(shí)變化控制到最小限度，在良好的拉伸條件下制得優(yōu)質(zhì)纖維的具體手段也尚未提示。
另外，從(D)的實(shí)施例的記載中可知道，用(D)的方法制得的PTT纖維，其韌度在18(cN/dtex)％1/2以下，力學(xué)性質(zhì)也不好。
作為(D)的比較例，雖然記載了以1200米/分的紡絲速度進(jìn)行紡絲，再將未拉伸纖維在20℃、相對(duì)濕度為60％的環(huán)境條件下放置后進(jìn)行拉伸制備纖維，但是只能制得韌度為18(cN/dtex)％1/2的低值纖維，而纖度的變動(dòng)值(U％)和周期性的變動(dòng)情況卻沒(méi)有記載。
本發(fā)明的研究者們研究的結(jié)果表明，在采用以1900米/分以下的紡絲速度紡絲的兩步法制備PTT纖維的時(shí)候，制得的未拉伸纖維，如

圖1及圖2所示，由于環(huán)境溫度和存放時(shí)間的影響，收縮率會(huì)發(fā)生變化。而且，未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮大時(shí)，由于未拉伸纖維卷裝(package)的收縮，所以隨著時(shí)間的變化，則會(huì)由圖3A所示的正常形狀變?yōu)閳D3B所示的歪斜形狀。而且，會(huì)因未拉伸纖維相互間部分的膠粘作用，妨礙了未拉伸纖維順利解松，其結(jié)果表明，解松張力變動(dòng)大，常常發(fā)生斷絲及單絲斷裂、拉伸狀態(tài)不好的現(xiàn)象。圖3A、圖3B中，1表示未拉伸纖維，2表示未拉伸纖維卷取的筒子。
由于這種經(jīng)時(shí)的收縮作用的影響，由變形的卷裝卷取的未拉伸纖維制得的拉伸纖維一般來(lái)說(shuō)，纖度變動(dòng)值即U％大，而且會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)于未拉伸纖維卷取機(jī)的橫向?qū)挾?拉伸纖維，2～5m的間隔)或其倍數(shù)的周期性的纖度變動(dòng)(參照?qǐng)D4A及圖5A)。像這種U％大，而且具有周期性纖度變動(dòng)的拉伸纖維編成織物后，染色時(shí)，一般來(lái)說(shuō)染色均勻性差，且會(huì)呈現(xiàn)周期性的染斑和光澤斑，因此不適宜用作要求均勻性的衣料。
通常，在用二步法制備合成纖維的工業(yè)生產(chǎn)中，將未拉伸纖維卷取后，到拉伸結(jié)束為止不可避免地需3、4天時(shí)間，故實(shí)際上不可避免地受到經(jīng)時(shí)收縮作用的影響。因此，在這種經(jīng)時(shí)收縮作用顯著的狀態(tài)下，就談不上工業(yè)上能生產(chǎn)適合衣料用的PTT纖維了。
發(fā)明詳述本發(fā)明的目的是提供PTT纖維及這種PTT纖維工業(yè)上的制備方法，在二步法制備PTT纖維的過(guò)程中，可獲得穩(wěn)定的拉伸狀態(tài)(拉伸收率)，而且可制得韌度大、纖度變動(dòng)特別是周期性的纖度變動(dòng)小、適合衣料用的高質(zhì)量的PTT纖維。本發(fā)明的課題是將未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮控制到最小限度，將未拉伸纖維的解松張力的變動(dòng)也控制得較小，并消除對(duì)拉伸狀態(tài)及拉伸纖維質(zhì)量帶來(lái)的不良影響。
本發(fā)明人研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了PTT未拉伸纖維所處的環(huán)境條件(溫度、相對(duì)濕度)與未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮性及與拉伸狀態(tài)和拉伸纖維質(zhì)量的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明中的第1項(xiàng)發(fā)明是均勻性高的PTT纖維，它是由95摩爾％以上的對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的重復(fù)單元和不足5摩爾％的其它酯的重復(fù)單元所組成的特性粘度為0.7～1.3的有捻或無(wú)捻的PTT纖維，其韌度為19(cN/dtex)％1/2以上，在由イヴネス測(cè)試儀進(jìn)行的連續(xù)纖度變動(dòng)測(cè)定中，纖度變動(dòng)值(U％)為1.5％以下，而且，顯示出下述(1)、(2)、(3)中的任一個(gè)特性。
(1)在イヴネス測(cè)試儀的記錄紙上存在所產(chǎn)生的間隔在10m以下的低纖度側(cè)周期性的變動(dòng)，該變動(dòng)的大小為平均纖度的2％以下。
(2)雖然在イヴネス測(cè)試儀的記錄紙上不能判斷所產(chǎn)生的間隔在10m以下的低纖度側(cè)周期性的變動(dòng)，但是，在纖度變動(dòng)的周期檢測(cè)圖上卻存在間隔為10m以下的周期性的變動(dòng)。
(3)在イヴネス測(cè)試儀的記錄紙上不能判斷所產(chǎn)生間隔在10m以下的低纖度側(cè)的周期性變動(dòng)，而且，在纖度變動(dòng)的周期性檢測(cè)圖上也不存在間隔為10m以下的周期性的變動(dòng)。
(這里，韌度＝斷裂強(qiáng)度×斷裂伸長(zhǎng)率1/2(cN/dtex)％1/2，イヴネス測(cè)試儀上測(cè)定纖維的長(zhǎng)度為250m。)本發(fā)明中的第2項(xiàng)發(fā)明是PTT纖維的制備方法，它是制備由95摩爾％以上的對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的重復(fù)單元和不足5摩爾％的其它酯類的重復(fù)單元所組成的特性粘度為0.7～1.3的PTT形成的纖維的方法，用在紡絲工序中以1900米/分以下的卷取速度將未拉伸纖維卷成卷裝，接著在拉伸工序中將該未拉伸纖維進(jìn)行拉伸的二步法制造時(shí)，未拉伸纖維的卷取張力設(shè)為0.04～0.12cN/dtex，在未拉伸纖維的卷取、保管及拉伸的各工序中，將該未拉伸纖維保持在溫度為10～25℃、相對(duì)濕度為75～100％的環(huán)境條件下，而且，該未拉伸纖維的拉伸要在卷取后的100小時(shí)以內(nèi)完成。
下面，就本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)敘述。
在本發(fā)明中，用由95摩爾％以上的對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的重復(fù)單元和不足5摩爾％的其它酯的重復(fù)單元組成的特性粘度為0.7～1.3的PTT，研究在紡絲工序中以1900米/分以下的卷取速度，將未拉伸纖維卷成卷裝，接著，在拉伸工序中拉伸未拉伸纖維的二步法制備方法，并且研究用這種方法制得的有捻或無(wú)捻PTT長(zhǎng)纖維。
一般來(lái)說(shuō)，二步法中的拉伸是利用圖7中所示的叫做拉伸加捻機(jī)或圖8中所示的叫做拉伸卷取機(jī)的設(shè)備進(jìn)行的，拉伸纖維在前者中被卷取成稱作小型錠子(如圖9所示)的形狀、在后者中被卷取成稱作筒子(如圖10所示)的形狀。纖維一般來(lái)說(shuō)，在小型錠子上是有捻的、在筒子上的是無(wú)捻卷取的。圖7、圖8中，15是未拉伸的纖維卷裝，16是供纖輥，17是電熱板，18是拉伸輥，19是小型錠子，20是筒子。另外，圖9中，21是小型錠子，22是拉伸纖維，圖10中，23是紙管，24是拉伸纖維。
在本發(fā)明的第1項(xiàng)發(fā)明中，韌度為19(cN/dtex)％1/2以上。如果韌度不足19(cN/dtex)％1/2，則將PTT纖維進(jìn)行加工制得的編織品的扯裂強(qiáng)度等力學(xué)性質(zhì)就不好，就不足以用作衣料用的纖維。優(yōu)選的韌度的范圍為21(cN/dtex)％1/2以上。順便說(shuō)一下，一般衣料用的聚對(duì)苯二甲酸乙二酯纖維的韌度約為24(cN/dtex)％1/2。
在本發(fā)明的第1項(xiàng)發(fā)明中，在由イヴネス測(cè)試儀進(jìn)行的連續(xù)纖度變動(dòng)測(cè)定中，纖度變動(dòng)值(U％)為1.5％以下。如果U％超過(guò)1.5％的話，則物性的均一性和染色的均勻性就不好，其結(jié)果，加工成編織品時(shí)，織物整體來(lái)說(shuō)，染色斑和染色條很明顯，不能得到優(yōu)質(zhì)的織物。U％的理想范圍為1.2％以下，更理想的范圍為1.0％以下。
未拉伸的纖維卷裝在因經(jīng)時(shí)收縮的影響發(fā)生顯著形變的條件下制得的未拉伸纖維，由于經(jīng)時(shí)收縮的作用，導(dǎo)致未拉伸纖維的纖度變動(dòng)增大，U％惡化。
在本發(fā)明的第1項(xiàng)發(fā)明中，在由イヴネス測(cè)試儀進(jìn)行的連續(xù)纖度測(cè)定的記錄紙上，至少存在所產(chǎn)生的間隔在10m以下的低纖度側(cè)周期性的變動(dòng)，該變動(dòng)的大小為平均纖度的2％以下。這相當(dāng)于前述(1)的必要條件。
在纖度變動(dòng)中確認(rèn)是否存在周期性，可通過(guò)直讀連續(xù)的纖度測(cè)定記錄(Diagram Mass)，或由后述的纖度變動(dòng)的周期性檢測(cè)來(lái)判斷。用后者的方法，周期長(zhǎng)度(表示在檢測(cè)圖的橫軸上)在1～10m的范圍內(nèi)，如果存在纖度變動(dòng)的分散CV值(表示在檢測(cè)圖的縱軸上)超過(guò)約0.2％的峰的話，則可以說(shuō)纖度變動(dòng)中存在周期性。
所謂低纖度側(cè)周期性的變動(dòng)是指在由イヴネス測(cè)試儀測(cè)定的圖4A中所示的連續(xù)的纖度測(cè)定記錄紙上，與等間隔存在的向下的胡須狀信號(hào)所對(duì)應(yīng)的變動(dòng)。能觀察到信號(hào)呈等間隔的變化，這意味著產(chǎn)生信號(hào)的因素纖度的變動(dòng)是周期性發(fā)生的，存在向下的信號(hào)意味著在纖維長(zhǎng)度方向上的那些點(diǎn)的纖度(纖維的粗細(xì))是在低纖度側(cè)變動(dòng)著。這種低纖度側(cè)的周期性的纖度變動(dòng)對(duì)平均纖度的比例從記錄紙上可直接讀出。如果此比例超過(guò)2％的話，則將該纖維加工成編織品時(shí)，即使U％為1.5％以下，由于這種周期性的纖度的變動(dòng)，所以會(huì)出現(xiàn)部分明顯的濃染斑和光澤斑，得不到優(yōu)質(zhì)衣料用的編織品。
所產(chǎn)生的周期性的纖度變動(dòng)的間隔，實(shí)際上相當(dāng)于未拉伸纖維卷裝的兩個(gè)端部間的1個(gè)行程部分或2個(gè)行程部分的未拉伸纖維的長(zhǎng)度與實(shí)際拉伸比的乘積。兩個(gè)端部或一側(cè)端部存有的未拉伸纖維，由于解松阻力的作用，所以在被拉伸的低纖度側(cè)形成了周期性的纖度變動(dòng)。在二步法中，產(chǎn)生周期性的纖度變動(dòng)的間隔，由未拉伸纖維的卷取機(jī)的行程的長(zhǎng)度、絡(luò)筒交叉的角度及拉伸比來(lái)決定，一般為10m以下。
如果低纖度側(cè)周期性的纖度變動(dòng)變小的話，則在連續(xù)的纖度測(cè)定的記錄紙上，如圖4B那樣的向下的等間隔的信號(hào)就不能判斷。但是，在與圖4B對(duì)應(yīng)的周期性檢測(cè)圖(圖5B)上能顯示出表征存在周期性變動(dòng)的信號(hào)。如上所述，在記錄紙上信號(hào)不明顯，但是在周期性檢測(cè)圖上信號(hào)顯示出來(lái)了，是前述(2)的必要條件。在圖5B上，10m以內(nèi)出現(xiàn)了四個(gè)信號(hào)即出現(xiàn)了山狀突起的信號(hào)。這種山狀突出信號(hào)能看到一個(gè)或幾個(gè)的狀態(tài)是表示在顯示(2)的必要條件的周期性檢測(cè)圖上存在周期性的纖度變動(dòng)的狀態(tài)。順便說(shuō)一下，在周期性檢測(cè)中，信號(hào)是在低纖度側(cè)還是在高纖度側(cè)是未知的。滿足該(2)的必要條件的范圍是本發(fā)明的理想的范圍。
如果周期性的纖度變動(dòng)更小的話，則即使在周期性的檢測(cè)圖中也不會(huì)存在山狀突出的信號(hào)。這種狀態(tài)是前述(3)的必要條件所表示的狀態(tài)。即，滿足(3)的必要條件的范圍是本發(fā)明的更理想的范圍。
在本發(fā)明的第2項(xiàng)發(fā)明中，紡絲工序中的未拉伸纖維的卷取張力為0.04～0.12cN/dtex。如果卷取張力在這個(gè)范圍的話，即使假設(shè)未拉伸纖維多少發(fā)生了經(jīng)時(shí)收縮，但是也與卷取束的大的變形無(wú)關(guān)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)將未拉伸纖維保存的環(huán)境溫度設(shè)在比較高的溫度時(shí)，則要將卷取張力設(shè)在比較低的張力側(cè)，環(huán)境溫度比較低時(shí)，則將卷取張力設(shè)在比較高的張力側(cè)。
如果將卷取張力設(shè)定為不足0.04cN/dtex的話，則卷裝(package)運(yùn)行不穩(wěn)，連續(xù)地卷取未拉伸纖維很困難。另一方面，如果卷取張力超過(guò)0.12cN/dtex的話，則即使環(huán)境溫度在10～25℃之間，但是由于經(jīng)時(shí)收縮的影響，未拉伸纖維也回避不了卷裝的變形。
在本發(fā)明的第2項(xiàng)發(fā)明中，該未拉伸纖維的卷取、保存及拉伸的各工序中，保持在10～25℃的溫度、75～100％的相對(duì)濕度的環(huán)境條件下。
如果將環(huán)境溫度降到10℃以下的話，雖然未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮變得極小，但是，不僅調(diào)溫成本增大，而且由于寒冷，工作效率會(huì)下降。另一方面，如果環(huán)境溫度超過(guò)25℃的話，則未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮變大，即使將卷取張力降到0.04cN/dtex，也很難避免卷裝發(fā)生大的形變。
理想的環(huán)境溫度的范圍，如果考慮未拉伸纖維卷裝的變形、調(diào)溫成本及工作效率的話，應(yīng)為15～22℃。
在本發(fā)明的第2項(xiàng)發(fā)明中，在各工序中，保存未拉伸纖維的環(huán)境的相對(duì)濕度應(yīng)為75～100％。如果相對(duì)濕度不足75％的話，則由于與整理劑一塊賦于未拉伸纖維卷裝上的水分，僅僅是在卷裝兩端面上很快蒸發(fā)，該部分的未拉伸纖維的附水率下降，所以在拉伸纖維上常產(chǎn)生絨毛，與此同時(shí)，拉伸后的纖維的U％超過(guò)1.5％，引起顯著的染色條和染色斑。理想的相對(duì)濕度的范圍為80～95％。
在本發(fā)明的第2項(xiàng)發(fā)明中，卷取的未拉伸纖維的拉伸必須在卷取后的100小時(shí)以內(nèi)完成。該未拉伸纖維從被卷取開(kāi)始到被拉伸為止的時(shí)間，即從未拉伸纖維開(kāi)始卷取起到被卷至未拉伸纖維卷裝的最內(nèi)層的未拉伸纖維被拉伸為止的時(shí)間，通常稱作延遲時(shí)間，在本發(fā)明中，延遲時(shí)間必須在100小時(shí)以內(nèi)。
如果延遲時(shí)間超過(guò)100小時(shí)的話，即使未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮小，卷裝形變小，但是，由于與未拉伸纖維的整理劑一塊賦于的水分的蒸發(fā)，卷裝各部分的附水率不均勻，拉伸纖維的U％超過(guò)1.5％的范圍，則有產(chǎn)生染斑(染級(jí)不合格)的趨勢(shì)。理想的延遲時(shí)間的范圍為75小時(shí)以內(nèi)，更理想的范圍為50小時(shí)以內(nèi)。
下面詳述本發(fā)明中的PTT聚合物。
本發(fā)明中的PTT是由95摩爾％以上的對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的重復(fù)單元和不足5摩爾％的其它酯的重復(fù)單元所組成的。
即，本發(fā)明中所說(shuō)的PTT是PTT的均聚物及包含不足5摩爾％的其它酯單元的共聚的PTT。共聚組分的典型例子如下所述。
作為酸組分可列舉以間苯二甲酸-5-磺酸鈉為代表的含磺酸基的二羧酸及其金屬鹽、以間苯二甲酸為代表的芳香族二羧酸、以己二酸為代表的脂肪族二羧酸等等，作為二元醇組分，可列舉乙二醇、丁二醇、聚乙二醇等等。含有幾個(gè)共聚組分的聚合物也無(wú)妨。
本發(fā)明中的PTT的特性粘度為0.7～1.3。作為衣料用的，理想的范圍為0.8～1.1。
本發(fā)明中的PTT還可以含有殘留的金屬類觸媒、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、消光劑、防靜電劑、色相調(diào)節(jié)劑、阻燃劑、紫外線吸收劑等添加劑，也可含有共聚的組分。
作為本發(fā)明中PTT的制備方法，可用眾所周知的方法，如熔融聚合后，再用固相聚合進(jìn)一步提高特性粘度的方法是通用的方法。
在本發(fā)明的PTT纖維的制備中，可列舉如圖6及圖7所示的方法。
在圖6中，首先將用干燥機(jī)3干燥到含水率為30ppm以下的PTT切片供給溫度設(shè)定在255～265℃的擠出機(jī)4中進(jìn)行熔融。熔融了的PTT經(jīng)其后的彎管5送到溫度設(shè)定在250～265℃的旋轉(zhuǎn)頭6中，用齒輪泵計(jì)量。然后，再經(jīng)過(guò)裝在旋轉(zhuǎn)組件7中的具有多個(gè)紡絲孔的紡絲模具8制成復(fù)絲9從紡絲腔中擠出。
擠出機(jī)及旋轉(zhuǎn)頭的溫度，根據(jù)PTT切片的特性粘度及形狀不同，從上述范圍中選擇最宜的溫度。
由紡絲腔內(nèi)擠出的PTT復(fù)絲一面由冷風(fēng)10將其冷卻到室溫，一面以規(guī)定的速度旋轉(zhuǎn)牽伸，經(jīng)導(dǎo)輥12、13被細(xì)化、固化，得到規(guī)定纖度的未拉伸纖維。未拉伸纖維由接在牽伸導(dǎo)輥12前面的提供整理劑的裝置11提供整理劑。未拉伸纖維離開(kāi)牽伸導(dǎo)輥13以后，由卷取機(jī)14卷取，得到未拉伸纖維卷裝。未拉伸纖維的卷取速度理想的為1000～1900米/分。
這時(shí)，牽伸導(dǎo)輥12、13及卷取機(jī)周圍的環(huán)境條件，溫度保持在10～25℃、相對(duì)濕度保持在75～100％。另外，將形成的未拉伸的纖維卷裝在送入拉伸工序前暫時(shí)保存時(shí)，也存放在上述的環(huán)境條件下。
未拉伸纖維的卷取張力通過(guò)改變卷取速度即卷取中未拉伸纖維卷裝的線速度和牽伸導(dǎo)輥13的線速度的比來(lái)設(shè)定。
整理劑使用安全方面或?qū)囬g環(huán)境方面沒(méi)有影響的水乳液型。此時(shí)，整理劑的濃度以10～30wt％為佳。施行水乳液型整理劑時(shí)，卷取后的未拉伸纖維含有與整理劑濃度及整理劑附著率相應(yīng)的含水率的水分。該含水率通常為3～5wt％。
未拉伸的纖維卷裝接著被送進(jìn)拉伸工序，用如圖7所示的拉伸機(jī)進(jìn)行拉伸。在拉伸機(jī)上，未拉伸的纖維卷裝15，在被拉伸的過(guò)程中，保持在10～25℃的溫度、75～100％的相對(duì)濕度的環(huán)境條件下。在拉伸機(jī)上，首先，未拉伸纖維15在溫度設(shè)定為45～65℃的供料輥16上被加熱，然后，利用拉伸輥18和供料輥16的線速度比，將其拉伸到規(guī)定的纖度。纖維在拉伸中或拉伸后，一邊與溫度設(shè)為100～150℃的熱板17接觸，一邊運(yùn)行，進(jìn)行拉伸熱處理。離開(kāi)拉伸輥的纖維，一邊由錠子加捻，一邊卷取成小型錠子19。
這時(shí)，拉伸輥18和供料輥16的線速度比即拉伸比及熱板溫度的設(shè)定以使拉伸張力為0.35cN/dtex左右為好。
圖2表示環(huán)境溫度與PTT未拉伸纖維收縮率的關(guān)系圖(相對(duì)濕度90％、經(jīng)過(guò)時(shí)間24小時(shí))。
圖3A是正常狀態(tài)的未拉伸纖維卷裝的示意圖。
圖3B是未拉伸纖維由于經(jīng)時(shí)收縮的作用，發(fā)生形變了的未拉伸纖維卷裝的示意圖。
圖4A是低纖度側(cè)周期性變動(dòng)顯著的由イヴネス測(cè)試儀測(cè)得的U％的記錄圖。
圖4B是低纖度側(cè)周期性變動(dòng)不顯著的由イヴネス測(cè)試儀測(cè)得的U％的記錄圖。
圖5A是與圖4A對(duì)應(yīng)的纖度變動(dòng)的周期性檢測(cè)圖。
圖5B是與圖4B對(duì)應(yīng)的纖度變動(dòng)的周期性檢測(cè)圖。
圖6是紡絲機(jī)的示意圖。
圖7是拉伸加捻機(jī)的示意圖。
圖8是拉繞機(jī)的示意圖。
圖9是小型錠子的示意圖。
圖10是筒子的示意圖。
發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
物性的測(cè)定方法及測(cè)定條件如下述所示。(a)特性粘度特性粘度[η]是以下式的定義為基礎(chǔ)求得的值。＝lim(ηr-1)/CC→O式中，ηr是將PTT聚合物溶解在純度為98％以上的鄰氯苯酚中的稀溶液在35℃下的粘度用同一溫度下測(cè)定的上述溶劑的粘度相除的值，定義為相對(duì)粘度。C是用g/100ml表示的聚合物的濃度。(b)未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮率(％)將剛卷取后的未拉伸纖維制成用紗框式測(cè)長(zhǎng)器測(cè)得周長(zhǎng)為1.125m的20圈卷線軸線(輪狀的卷裝)，再將其在規(guī)定的溫濕度環(huán)境條件下，以無(wú)荷重的狀態(tài)放置規(guī)定的時(shí)間。
測(cè)定剛做成的卷線軸線及經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后(相當(dāng)于卷取后經(jīng)過(guò)的時(shí)間)的卷線軸線的長(zhǎng)度，按下式計(jì)算未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮率。測(cè)定卷線軸線長(zhǎng)度時(shí)的荷重為22.5mg/dtex。
未拉伸纖維經(jīng)時(shí)收縮率＝[(L1-L2)/L1]×100
式中，L1為初期的卷線軸線長(zhǎng)(cm)，L2為經(jīng)過(guò)規(guī)定放置時(shí)間后卷線軸線長(zhǎng)(cm)。(c)斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率及韌度用通用的拉伸機(jī)，夾持長(zhǎng)50cm的纖維，以50厘米/分的拉伸速度，畫5次樣品的伸長(zhǎng)-荷重曲線，求5次平均的斷裂強(qiáng)度(cN/dtex)及斷裂伸長(zhǎng)率(％)。用該值按下式計(jì)算韌度。
韌度＝斷裂強(qiáng)度×斷裂伸長(zhǎng)率1/2(cN/dtex)％1/2(d)連續(xù)纖度變動(dòng)的測(cè)定(記錄曲線)及纖度變動(dòng)值(U％)如果用以下方法測(cè)定連續(xù)纖度變動(dòng)記錄曲線的話，則同時(shí)測(cè)定U％。
測(cè)試儀イヴネス測(cè)試儀(ツェルベガ-ウ-スタ-公司制的ウスタ-測(cè)試儀4)測(cè)試條件·絲速 100米/分·捻數(shù) 10000轉(zhuǎn)/分·測(cè)試?yán)w維長(zhǎng)度 250m·刻度 根據(jù)纖維的纖度變動(dòng)來(lái)設(shè)定如圖4A所示，周期性的纖度變動(dòng)在記錄曲線上能清楚觀察到時(shí)，則周期性的纖度變動(dòng)的間隔和變動(dòng)的大小對(duì)平均纖度的比率可從記錄曲線上讀取。
如圖4B所示，周期性的纖度變動(dòng)在記錄曲線上不能清楚觀察到時(shí)，可利用イヴネス測(cè)試儀附屬的纖度變動(dòng)周期性檢測(cè)軟件，制得圖5A或圖5B那樣的周期性檢測(cè)圖即譜圖曲線(纖度變動(dòng)的分散CV的周期性圖)，可判斷山狀突出信號(hào)，即有無(wú)周期性的纖度變動(dòng)和其產(chǎn)生的間隔。(e)染級(jí)用以下基準(zhǔn)，由熟練者判斷。5級(jí)最優(yōu)級(jí)(合格)4級(jí)優(yōu)級(jí)(合格)3級(jí)良好(勉強(qiáng)合格)2級(jí)差(不合格)1級(jí)非常差(不合格)[實(shí)施例1～4、比較例1及2]本例中，研究保存的環(huán)境溫度對(duì)未拉伸纖維經(jīng)時(shí)收縮的影響。
將含0.4wt％的氧化鈦、特性粘度為0.91的PTT切片，用如圖6及圖7所示的紡絲機(jī)及拉伸機(jī)，制備56dtex/24長(zhǎng)絲的PTT纖維。在該紡絲機(jī)中，紡絲模具可同時(shí)裝16個(gè)，因此，本例中可同時(shí)制得16根未拉伸纖維。在其后的拉伸中，可將同時(shí)制得的16根未拉伸纖維同時(shí)開(kāi)始拉伸。
改變環(huán)境條件制備這16根未拉伸纖維并將它們拉伸。未拉伸纖維卷取后(形成6kg卷的卷裝后)放置24小時(shí)，開(kāi)始拉伸，由6kg卷的未拉伸纖維一分為4，即制得4根1.5kg卷的拉伸纖維。這時(shí)，各卷之間有1小時(shí)的間隔。
未拉伸纖維在卷取、保存及拉伸中被維持在規(guī)定的環(huán)境條件下。作為環(huán)境條件，相對(duì)濕度保持在90％，使溫度在28～15℃(表1所示)之間變化，制備4次未拉伸纖維。
紡絲條件及拉伸條件如下所述。紡絲條件切片干燥溫度及達(dá)到的含水率 130℃、25ppm擠出機(jī)溫度260℃旋轉(zhuǎn)頭溫度265℃紡絲模具孔徑 0.24mm聚合物擠出量 19g/分/END冷風(fēng)條件 溫度22℃、相對(duì)濕度90％速度0.5m/sec整理劑條件10％水乳液整理劑附著率0.8wt％牽引速度 1500米/分
(牽引導(dǎo)輥線速度)卷取速度調(diào)節(jié)卷取速度使卷取張力為0.07cN/dtex整理劑濃度及附著量 10％的水乳液、0.8wt％未拉伸纖維含水率4.0wt％未拉伸纖維卷的重量 6kg/l線軸與上述對(duì)應(yīng)的卷取時(shí)間5.3小時(shí)拉伸條件拉伸機(jī)供輥溫度 55℃同機(jī)的熱板溫度 130℃同機(jī)的拉伸輥溫度不加熱(室溫)拉伸比 設(shè)定得使制得的拉伸纖維的斷裂伸長(zhǎng)率約為40％卷取速度800米/分每卷重量1.5kg與上述對(duì)應(yīng)的卷取時(shí)間5.8小時(shí)在本例中，于表1中所示的各環(huán)境條件下，將每16根未拉伸纖維取樣6次(化纖條)，分別對(duì)化纖條進(jìn)行1.5kg卷×4次的拉伸試驗(yàn)。如表1中所示，評(píng)價(jià)了由于未拉伸纖維卷裝的形變程度不同及解松不良引起的斷絲根數(shù)，如表2中所示，評(píng)價(jià)了拉伸纖維的物性及質(zhì)量。
由表1可清楚地知道，在環(huán)境溫度為本發(fā)明規(guī)定之外的比較例1、2中，未拉伸纖維卷取的卷裝形變大，其結(jié)果，常發(fā)生由解松不良引起的拉伸時(shí)的斷絲，另一方面，在環(huán)境溫度為本發(fā)明規(guī)定之內(nèi)的實(shí)施例1～4中，未拉伸纖維卷取的卷裝形變小，其結(jié)果，由解松不良引起的斷絲現(xiàn)象少。
由表2可清楚地知道，環(huán)境條件為本發(fā)明規(guī)定之外的比較例1及2的拉伸纖維，纖度變動(dòng)值(U％)及纖維周期性的變動(dòng)大，染級(jí)為不合格的1～2級(jí)。但是，環(huán)境條件為本發(fā)明的規(guī)定之內(nèi)的實(shí)施例1～4的纖維，U％值良好，纖度周期性的變動(dòng)也小，染級(jí)為3～5級(jí)，是均勻性好的纖維。表1 注1 ◎非常好 ○良好 ×形變大 ××形變非常大注2 由解松不良引起的斷絲的根數(shù)16根未拉伸纖維卷裝中，在拉伸工序中，因解松不良引起的斷絲根數(shù)。注3 表中記號(hào)*表示在各段中，被拉伸的未拉伸纖維從卷取狀態(tài)開(kāi)始，到被拉伸之間經(jīng)過(guò)的最長(zhǎng)時(shí)間(作為未拉伸纖維存在的時(shí)間)表2 表中記號(hào)*表示纖度周期性變動(dòng)的檢測(cè)結(jié)果，(2)及(3)相當(dāng)于權(quán)利要求書(shū)第1項(xiàng)中所表示的同序號(hào)的規(guī)定。[實(shí)施例5～7、比較例3及4]本例中研究環(huán)境的相對(duì)濕度對(duì)未拉伸纖維經(jīng)時(shí)的收縮及拉伸纖維質(zhì)量的影響。
使相對(duì)濕度發(fā)生如表3所示的變化，除此以外的方法及條件與實(shí)施例2一樣。
制得的未拉伸纖維卷裝的形變狀態(tài)及斷絲根數(shù)示于表3中，拉伸纖維的平均物性及均勻性等示于表4中。
由表4可清楚地知道，如果相對(duì)濕度不足75％的話，拉伸纖維的U％就不好，同時(shí)，染色的均勻性(染級(jí))也不好。
另外，實(shí)施例5～7的拉伸纖維中，毛絨產(chǎn)生極少，但比較例3及4中制得的拉伸纖維常產(chǎn)生毛絨。表3 表中記號(hào)*表示在化纖條中，被拉伸的未拉伸纖維從卷取開(kāi)始到被拉伸為止經(jīng)過(guò)的最長(zhǎng)時(shí)間(作為未拉伸纖維存在的時(shí)間)表4 表中記號(hào)*表示纖度周期性變動(dòng)的檢測(cè)結(jié)果，(2)相當(dāng)于權(quán)利要求書(shū)中第1項(xiàng)所示同序號(hào)的規(guī)定[實(shí)施例8～10、比較例5及6]本例中研究卷取張力對(duì)未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮及拉伸纖維質(zhì)量的影響。
使卷取張力如表5所示發(fā)生變化，除此以外的方法及條件與實(shí)施例2相同。
制得的未拉伸纖維卷裝的形變狀態(tài)及斷絲的根數(shù)示于表5中，拉伸纖維的平均物性及均勻性等示于表6中。
由表5及表6可知，如果卷取張力超過(guò)0.12cN/dtex的話，即使環(huán)境條件在本發(fā)明規(guī)定的范圍之內(nèi)，未拉伸纖維卷裝的形變?nèi)院茱@著，其結(jié)果，拉伸狀況不好，且可觀察到拉伸纖維在低纖度側(cè)的周期性的纖度變動(dòng)。
另外，將卷取張力不足0.04cN/dtex進(jìn)行了試驗(yàn)，未拉伸纖維不能卷繞，不可能實(shí)施。表5
表中記號(hào)*表示在各段中被拉伸的未拉伸纖維從卷取到拉伸為止經(jīng)過(guò)的最長(zhǎng)時(shí)間(未拉伸纖維存在的時(shí)間)表6
表中記號(hào)*表示纖度周期性變動(dòng)的檢測(cè)結(jié)果，(2)相當(dāng)于權(quán)利要求書(shū)中第1項(xiàng)所示的同序號(hào)的規(guī)定。[實(shí)施例11]用含0.05WT％的氧化鈦、特性粘度[η]為0.90的PTT聚合物，除此以外的制備條件同實(shí)施例2，進(jìn)行PTT的紡絲、拉伸。其結(jié)果如下所示。紡絲、拉伸結(jié)果卷取24小時(shí)后未拉伸纖維卷裝的形狀；○(良好)由解松不良引起的斷絲根數(shù)(4段合計(jì))；5次原絲物性及原絲的均勻性(5根拉伸絲的平均值)纖度 54.8dtex斷裂強(qiáng)度 4.0cN/dtex斷裂伸長(zhǎng)率 40.2％韌度 25(cN/dtex)％1/2沸水收縮率 13.1％熱應(yīng)力極值 0.30cN/dtexU％ 0.8％纖度周期性的變動(dòng)(2) (相當(dāng)于權(quán)利要求第1項(xiàng)中(2)的條件)染級(jí) 4產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明的PTT纖維由于比以往的PTT纖維韌度高，纖度變動(dòng)即U％小，且纖度的周期性變動(dòng)也小，所以不僅可制得高強(qiáng)度的布帛，而且編織時(shí)，完全可制得染色均勻性高的布帛。
另外，本發(fā)明的PTT纖維的制備方法是二步法，即由紡絲—未拉伸纖維的卷取及其后的拉伸組成的制備法，由于能將因未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮所引起的未拉伸纖維卷裝的形變及由其引起的拉伸狀況差和拉伸纖維的纖度變動(dòng)控制到最小限度，所以可以高收率制得均勻性高的PTT纖維。
權(quán)利要求
1.一種均勻性高的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維，它是由95摩爾％以上的對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的重復(fù)單元和不足5摩爾％的其它酯的重復(fù)單元組成的、特性粘度為0.7～1.3的有捻或無(wú)捻的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維，韌度為19(cN/dtex)％1/2。以上，在由イヴネス測(cè)試儀進(jìn)行連續(xù)的纖度變動(dòng)測(cè)定中，纖度變動(dòng)值(U％)為1.5％以下，且顯示下述(1)、(2)、(3)中的任一種特性，(1)在イヴネス測(cè)試儀的記錄紙上存在所產(chǎn)生的間隔為10m以下的低纖度側(cè)周期性的變動(dòng)，該變動(dòng)的大小為平均纖度的2％以下，(2)雖然在イヴネス測(cè)試儀的記錄紙上不能判斷所產(chǎn)生的間隔為10m以下的低纖度側(cè)周期性的變動(dòng)，但是，在纖度變動(dòng)的周期性檢測(cè)圖上存在間隔為10m以下的周期性的變動(dòng)，(3)在イヴネス測(cè)試儀的記錄紙上不能判斷所產(chǎn)生間隔為10m以下的低纖度側(cè)周期性的變動(dòng)，而且，在纖度變動(dòng)的周期性檢測(cè)圖上也不存在間隔為10m以下的周期性的變動(dòng)。(這里，韌度＝斷裂強(qiáng)度×斷裂伸長(zhǎng)率1/2(cN/dtex)％1/2，イヴネス測(cè)試儀的纖維測(cè)定長(zhǎng)度為250米)
2.權(quán)利要求1的均勻性高的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維，其特征在于，纖度變動(dòng)值(U％)為1.2以下，且顯示前述的(2)或(3)記述的特性。
3.一種制備聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的方法，所述纖維是由95摩爾％以上的對(duì)苯二甲酸亞丙基酯的重復(fù)單元和不足5摩爾％的其它酯的重復(fù)單元組成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維，所述方法是在紡絲工序中以1900米/分以下的卷取速度將未拉伸纖維卷成卷裝，接著，在拉伸工序中，將該未拉伸纖維拉伸的兩步法，在使用所述兩步法制備所述聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維的過(guò)程中，將未拉伸纖維的卷取張力設(shè)為0.04～0.12cN/dtex，在未拉伸纖維的卷取、保管及拉伸的各工序中，將該未拉伸纖維保存在溫度10～25℃、相對(duì)濕度75～100％的環(huán)境中，且該未拉伸纖維的拉伸在卷取后的100小時(shí)以內(nèi)完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及提供一種韌度高、纖度均一且染色均勻性優(yōu)異的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維,該纖維作為衣料特別有用。本發(fā)明的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維可由低速紡絲－拉伸二步法制備,在該制備工序中,通過(guò)將未拉伸纖維的卷取條件、保存它的環(huán)境條件及保存時(shí)間設(shè)定在特定的范圍之內(nèi),可抑制未拉伸纖維的經(jīng)時(shí)收縮及由其引起的未拉伸纖維卷裝的形變,保持未拉伸纖維一定的解松張力,在良好的拉伸狀態(tài)下制備高質(zhì)量的聚對(duì)苯二甲酸亞丙基酯纖維。
文檔編號(hào)D01F6/62GK1343268SQ00804918
公開(kāi)日2002年4月3日 申請(qǐng)日期2000年3月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月15日
發(fā)明者阿部孝雄, 東洋一郎, 松尾輝彥 申請(qǐng)人:旭化成株式會(huì)社