專利名稱：聚酯空心細(xì)長(zhǎng)絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于聚酯(連續(xù))細(xì)絲的改進(jìn)，涉及具有1條或多條縱向空隙且在拉伸過(guò)程中能保持它們的長(zhǎng)絲孔隙率的聚酯(連續(xù))細(xì)絲，特別是涉及能從相同的原料中提供所希望的旦數(shù)和收縮率不同并具有其它有用特性的聚酯連續(xù)空心細(xì)長(zhǎng)絲紗的技術(shù)改進(jìn);例如，包括改進(jìn)了的方法，和由這些方法得到的新的扁平空心細(xì)絲紗，膨松空心細(xì)長(zhǎng)絲紗及絲束形式的空心細(xì)絲，以及由這些空心細(xì)絲，紗和絲束得到的下游產(chǎn)品，包括短纖維及由其紡織的紗和由絲和紗制成的織物;還包括制造這些新產(chǎn)品的新方法。
在歷史上，用于服裝的合成纖維，包括聚酯纖維已廣泛地供給紡織工業(yè)用于織物和衣服。目的在于或多或少地復(fù)制和/或改進(jìn)天然纖維。許多年來(lái)，諸如為服裝行業(yè)制造和使用的工業(yè)合成紡織絲絕大多數(shù)與普通天然纖維，即棉花和羊毛的單絲旦數(shù)(dpf)范圍相類似;但是最近，dpf范圍類似于天然絲即1dpf數(shù)量級(jí)，甚至超細(xì)旦，即小于約1dpf的聚酯長(zhǎng)絲已在工業(yè)上使用，盡管費(fèi)用有所增長(zhǎng)。現(xiàn)代工業(yè)有許多理由關(guān)注于此種低旦數(shù)，如約1dpf或甚至超低旦。
我們的“主申請(qǐng)”WO92/13119(其公開(kāi)內(nèi)容在此作為參考)是有關(guān)用新的直接紡絲/卷繞法制造細(xì)絲，與之相比，以前的方法是，首先紡出大絲(large filament)，然后需要用包括拉伸工序在內(nèi)的聯(lián)合的或分開(kāi)(分裂)的操作對(duì)此大絲進(jìn)一步加工，得到所需的，旦數(shù)降低、性質(zhì)適合用于紡織的長(zhǎng)絲。根據(jù)該主申請(qǐng)的細(xì)絲紗是“取向紡絲”的細(xì)絲;就是說(shuō)如“未拉伸絲”那樣不經(jīng)拉伸制造出來(lái)。這樣做的意義在下文和現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行討論。未拉伸長(zhǎng)絲和紗(絲束)經(jīng)常被稱作“初生”絲，從而區(qū)別于拉伸絲。依據(jù)該主申請(qǐng)，未拉伸取向紡絲的細(xì)絲能夠被拉伸至很細(xì)的旦數(shù)。
典型地，當(dāng)未拉伸的前體絲被拉伸時(shí)，傳統(tǒng)的聚酯空心長(zhǎng)絲象它們的前體未拉伸絲一樣不全保持相同級(jí)的孔隙率(VC，以總孔隙率用體積測(cè)定)。這一直是此種未拉伸空心絲和紗的缺點(diǎn)，如果能實(shí)現(xiàn)更大的孔隙率這些絲和紗可以更適合于許多用途，因?yàn)檫@些絲中有效量的孔隙的存在可以提供優(yōu)于實(shí)心絲的特點(diǎn)。連續(xù)的空心長(zhǎng)絲紗具有如我們現(xiàn)在知道的優(yōu)點(diǎn)，包括織物密滿度(不透明性)提高，具有相似的張力使織物重量減輕、絕緣性提高(測(cè)得較高的CLO值)、手感干爽而增進(jìn)了用細(xì)長(zhǎng)絲紗制造的織物的“身骨”和懸垂特性。復(fù)雜的拉伸方法，如Most的U.S.4444710中的熱水高位拉伸方法已被用來(lái)在拉伸步驟中提高和保持孔隙率(VC);此方法還被用來(lái)提供紡織絲旦數(shù)的工業(yè)短纖維，盡管存在經(jīng)濟(jì)上的缺點(diǎn)和使用此種附加的，相當(dāng)慢的處理工序帶來(lái)的其他缺點(diǎn)。
長(zhǎng)期以來(lái)一直希望提供一種在拉伸過(guò)程中孔隙率(VC)基本上沒(méi)有損失的未拉伸空心長(zhǎng)絲。理想的是，任何新聚酯長(zhǎng)絲在加熱或不加熱、經(jīng)過(guò)或不經(jīng)過(guò)后加熱處理均具有可被部分或全部拉伸成均勻的長(zhǎng)絲的能力，如Knox和Noe的U.S.5066447所公開(kāi)的那樣。還一直希望提供連續(xù)復(fù)絲紗形式的空心長(zhǎng)絲而不是短纖維紗，因?yàn)?，空心長(zhǎng)絲紗具有某些優(yōu)于傳統(tǒng)空心短纖維紗的特點(diǎn)，例如，相同重量下織物稍厚(即，松密度大)，絕緣值提高(暖和)、通透性更大(更舒服)、防起球性有效地提高、芯吸性提高(水分傳送)，即，更象天然纖維做的織物。連續(xù)長(zhǎng)絲紗更容易進(jìn)行機(jī)織和針織生產(chǎn)，并可用假捻法和噴氣變形法進(jìn)行膨松，得到各種視覺(jué)和觸覺(jué)的美觀織品，而短纖維紗是不能做到這一點(diǎn)的。由此，我們同時(shí)提出一份申請(qǐng)(DP-4040-H)來(lái)解決制造此種新的空心長(zhǎng)絲的問(wèn)題。本申請(qǐng)的目的是提供這種需要對(duì)制備條件更加選擇的特殊空心細(xì)絲。
此處，我們一般把未變形的長(zhǎng)絲紗稱為“扁平”長(zhǎng)絲紗，把已變形的長(zhǎng)絲紗(包括用改進(jìn)混縮進(jìn)行變形的絲紗)稱作“膨松的”或“膨體”長(zhǎng)絲紗。為了紡織的目的，“紡織紗”(即直接用扁平紗或變形紗)必須具有某些特性，例如足夠高的模數(shù)、強(qiáng)度、屈服點(diǎn)和通常低的收縮率，這些特性使之區(qū)別于一些“喂入絲”或“拉伸喂入絲”，它們中的一些需要進(jìn)一步加工才能用于紡織;但是，如在下文中將敘述的那樣，根據(jù)本發(fā)明的一些紗具有使它們既適于象“變形絲”那樣“直接用”以適于象“喂入絲”那樣使用的特性。還應(yīng)理解，為了本申請(qǐng)的目的，空心長(zhǎng)絲可以以均勻(true)紗的形式(例如用交織或加捻使之具內(nèi)聚力)或無(wú)需均勻紗內(nèi)聚力的空心長(zhǎng)絲束的形式來(lái)提供或生產(chǎn)。但為了方便起見(jiàn)，此處經(jīng)常把許多絲稱為“紗”或“束”，而不是用這些術(shù)語(yǔ)對(duì)其進(jìn)行限制。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在適當(dāng)?shù)牡胤剑炯夹g(shù)也可用于其他形式的聚酯空心長(zhǎng)絲，如絲束，它可轉(zhuǎn)變成短纖維并依據(jù)所需的參數(shù)平衡如是使用，上文將描述如何做到這點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)論是從頭至尾還是在不同長(zhǎng)絲之間，保持均勻都是重要的。均勻性不夠經(jīng)常會(huì)以最終的染色織物上的色花顯示出來(lái)，這通常是不希望出現(xiàn)的。優(yōu)選的空心長(zhǎng)絲含有縱向的孔隙，這些孔隙最好符合附加的均勻標(biāo)準(zhǔn)，如，一般用對(duì)稱截面形狀的絲進(jìn)一步表征，并且一般具有對(duì)稱定位的“同心”縱向孔隙，從而限制這些空心絲收縮時(shí)形成從頭至尾的螺旋卷曲的趨勢(shì)。
用于制備本發(fā)明的取向紡絲的未拉伸空心細(xì)長(zhǎng)絲的聚酯聚合物與主“申請(qǐng)”中使用的一樣。
根據(jù)本發(fā)明，用取向紡絲方法來(lái)從此種聚酯聚合物制造出細(xì)空心初紡絲。這種絲最好旦數(shù)足夠細(xì)，從而使此初紡絲(即未拉伸絲)被拉伸到參比EB的30%時(shí)得到拉伸超細(xì)旦絲(旦數(shù)為1或更小)。優(yōu)選地，此未拉伸聚酯空心長(zhǎng)絲紗本身含有旦數(shù)高至約1并通常低至約0.2的超細(xì)旦長(zhǎng)絲。這種絲優(yōu)選具有以體積計(jì)至少約10%的總絲空隙率(VC)，并最好是具有同心縱向孔隙的對(duì)稱截面形狀的長(zhǎng)絲，例如舉例說(shuō)明(但不是限制)，具單一同心縱向孔隙形成管狀空心截面的圓截面絲(見(jiàn)本申請(qǐng)

圖1B);同心地有三到四個(gè)縱向孔隙的對(duì)稱截面絲(見(jiàn)Champaneria 等人的U.S.3745061的圖1-3);及具有兩個(gè)同心定位的縱向孔隙的橢圓截面對(duì)稱長(zhǎng)絲(見(jiàn)Stapp的DE.3011118的圖1)。上述優(yōu)選的絲截面對(duì)稱性提供了均勻的拉伸空心長(zhǎng)絲，這些空心長(zhǎng)絲進(jìn)一步表征為在收縮時(shí)存在很小或沒(méi)有形成從頭至尾的螺旋卷曲的傾向。如果需要，為了得到用扁平或變形絲不可能達(dá)到的觸覺(jué)效果和視覺(jué)美觀性，需要令長(zhǎng)絲從頭至尾地卷曲，此時(shí)可使用不太對(duì)稱絲截面和/或非同心定位的孔隙。如下文所述還需要提供和使用混合長(zhǎng)絲紗(其中的絲不同，比如，旦數(shù)不同和/或孔隙率不同)以使織物得到用傳統(tǒng)絲紗(其中所有的絲基本上相同)不能輕易得到的不同的觸覺(jué)效果。進(jìn)一步的改變，如不同收縮率的絲，提供另外的改變來(lái)達(dá)到預(yù)期織物美觀性和功能的不同，例如，重量輕的織物具有較低的剛性，但每單位寬度紗的數(shù)量(有時(shí)稱為“經(jīng)紗根數(shù)”)比實(shí)際上不具高收縮率的織物要高，而通過(guò)混合收縮能得到比單單通過(guò)孔隙率值獲得的更大的膨松量。
通過(guò)溫度(Tp)高于聚合物零剪切熔點(diǎn)(Tm°)約25～約55C的聚合物熔體物流的后聚結(jié)作用制得空心長(zhǎng)絲;其中所述的熔體物流是將熔體擠壓通過(guò)兩處或多處斷開(kāi)的毛細(xì)噴絲孔(如圖4B、5B和6B所示，下文中討論)制得，這樣設(shè)計(jì)毛細(xì)孔使得擠壓孔隙面積(EVA)約為0.025mm2到約0.45mm2，這樣，EVA與總擠壓面積(EA)的比值，EVA/EA為約0.4～約0.8，擠壓孔隙面積EVA與初生絲旦數(shù)(dpf)a的比值，EVA/(dpf)a為約0.05～約0.55;剛擠壓出的熔體物流經(jīng)均勻驟冷形成空心長(zhǎng)絲(最好是用速度為約10～約30米/分鐘的徑向直接空氣)，初始延遲為約2～約12(dpf)1/2cm，其中由于初生絲旦數(shù)降低以保持可接受的從始至終的旦數(shù)變化，延遲長(zhǎng)度也減小;這些長(zhǎng)絲(a)在距離Lc為約50cm～約[50+90(dpf)1/2]cm處集束(拉細(xì)基本完全后)成復(fù)絲束(優(yōu)選使用計(jì)量整理給油裝置(metered finish tip applicator guide);(b)當(dāng)制造連續(xù)絲紗時(shí)一般進(jìn)行長(zhǎng)絲交織(這是一般優(yōu)選的，但制短纖維束時(shí)則很少或不使用交織);(c)以約2～約5km/min的紡絲速度(Vs)退繞并繞成一定形式的卷裝(這是對(duì)紗而言，而不是對(duì)短纖維而言)，優(yōu)選的取向紡絲方法進(jìn)一步的特征是，選擇聚合物L(fēng)RV，零剪切聚合物熔點(diǎn)TM°聚合物紡絲溫度(Tp)，紡絲速度(Vs，m/min)，擠壓孔隙面積(EVA，mm2)和初生絲旦數(shù)dpf使“表觀伸長(zhǎng)總功(Wext)a”(下文定義)至少約為“10”，從而使孔隙率(VC)至少為10%。
本發(fā)明的方法提供了一種干熱收縮峰值溫度T(STmax)低于約100C的細(xì)取向紡絲未拉伸空心長(zhǎng)絲紗，進(jìn)一步的特征為，斷裂伸長(zhǎng)率(EB)約40%～約160%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)約0.5～約1.75g/d，(1-S/Sm)比值大于約0.1，優(yōu)選的用作拉伸喂入紗的絲紗最好進(jìn)一步表征為斷裂伸長(zhǎng)率(EB)為約90%～約120%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為約0.5～約1g/d，為了增進(jìn)拉伸穩(wěn)定性，T20(20%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度)最好不小于T7，且(1-S/Sm)比值至少約0.25;特別適于用作直接使用紡絲的絲紗的進(jìn)一步特征為，斷裂伸長(zhǎng)率(EB)為約40%～約90%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為約1g/d～約1.75g/d，(1-S/Sm)比值大于約0.85。(此處，用表示式1-S/Sm作為SIC，應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶作用的量度，在下文中定義)。
根據(jù)本發(fā)明，還提供了獲得初紡紗的各種加工方法，特別包括拉伸方法，和形成高細(xì)絲紗。這種方法可以是，例如，通過(guò)一般的單端或多端，分開(kāi)或聯(lián)合，熱或冷拉伸過(guò)程，和/或熱定形加工來(lái)制造均勻的空心扁平細(xì)絲紗和噴氣變形空心細(xì)絲紗(絲旦數(shù)小于約1)。期望的是孔隙含量(VC)至少為約10%，從而在絲中得到有效的空心孔隙，并且優(yōu)選至少約15%，許多理想的絲將含有約15-20%范圍的孔隙，但有時(shí)孔隙含量至少約20%是理想的，并可以用本發(fā)明方法獲得，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明方法也可用來(lái)制造孔隙率有點(diǎn)小比如介于5和10%的空心長(zhǎng)絲。在某些方面，用管狀長(zhǎng)絲代替實(shí)心絲的好處更取決于孔隙的存在而不是孔隙的尺寸大小，孔隙的存在是相對(duì)于沒(méi)有任何孔隙(或連續(xù)孔隙)的實(shí)心絲而言。在假捻變形過(guò)程中，孔隙發(fā)生癟縮，使得長(zhǎng)絲形狀象“棉花似的”。
根據(jù)本發(fā)明的拉伸的細(xì)空心長(zhǎng)絲和紗特征在于，剩余斷裂伸長(zhǎng)率(EB)為約15%～40%，精煉收縮率(S)低于約10%，7%伸長(zhǎng)率的強(qiáng)度(T7)至少約1g/d，優(yōu)選后屈服模量(Mpy)為約5～約25g/d。
本發(fā)明優(yōu)選的聚酯空心未拉伸和拉伸“扁平”細(xì)絲紗進(jìn)一步的特征是，從頭至尾均勻性由測(cè)定從頭至尾旦分散(DS)確定，為小于約3%(特別是小于約2%)，且孔隙紡(VC)的變異系數(shù)(%CV)小于約15%(特別是小于約10%)。
還提供了一種制造棉花狀復(fù)絲紗的方法，選擇Tp于(TM°+25)～(TM°+35)的范圍之內(nèi)，擠壓時(shí)模板的特征(下文將更詳細(xì)地?cái)⑹?是，總?cè)肟诮?S+T)小于40度(優(yōu)選小于約30度)，[(S/T)(L/W)]值小于1.25，延遲驟冷的長(zhǎng)度小于4cm，選擇毛細(xì)管流速W和退繞速度Vs使得(9000W/Vs)和[1.3/(RDR)a]的乘積介于約1～2，其中(RDR)a是初生未拉伸絲的剩余拉伸值。
本新細(xì)取向紡絲未拉伸空心長(zhǎng)絲具有新穎優(yōu)越的重要特征，即它們具有被拉伸到更加細(xì)的絲旦數(shù)而孔隙率(VC)無(wú)明顯損失的能力;就是說(shuō)，它們的(VC)D/(VC)UD比值(即拉伸絲的孔隙率與未拉伸絲的孔隙率的比值)大于約0.9，優(yōu)選約為1，特別是大于約1(即在拉伸過(guò)程中孔隙率有所增長(zhǎng))。還可通過(guò)熱拉伸或冷拉伸、經(jīng)過(guò)或不經(jīng)過(guò)后加熱處理，或不經(jīng)拉伸進(jìn)行熱處理把特別優(yōu)選的聚酯未拉伸空心細(xì)絲部分(或全部)地拉伸成均勻的絲，從而使這些本發(fā)明特別優(yōu)選的聚酯空心絲能夠與類似拉伸性的實(shí)心聚酯未拉伸絲共拉伸(以主專利申請(qǐng)為例)和/或與尼龍未拉伸絲一起共拉伸得到均勻的混合絲紗，其中尼龍絲可以在熔體紡絲時(shí)與本發(fā)明的聚酯空心絲混合(例如，在相同或不同的紡件中共紡)或者在拉伸工序之前的一個(gè)單獨(dú)共混步驟中混合。
下文描述本發(fā)明其他的方面及實(shí)施方案圖1A是一幅后聚結(jié)使用不完全(此處稱為“稀松(opens)”)的長(zhǎng)絲的截面的代表性的放大照片，據(jù)信此截面的絲是新穎，實(shí)用、有創(chuàng)造性的;圖1B是一幅放大照片，示意具有同心縱向孔隙(洞)的根據(jù)本發(fā)明(要求保護(hù))的圓長(zhǎng)絲的截面;圖1C也是一幅放大照片，示意也是根據(jù)本發(fā)明的變形空心絲紗的絲，可以看到在拉伸假捻變形過(guò)程中孔隙幾乎完全癟縮了。
圖2A表示斷裂伸長(zhǎng)率(EB)與精煉收縮率的關(guān)系曲線，其中線1、2、3、4、5和6分別代表(1-S/Sm)值為0.85、0.7、0.5、0.25、0.1和0的情況，而線7(S形彎曲線)代表是由一組紗得到的斷裂伸長(zhǎng)率與典型的收縮率的關(guān)系曲線，例如提高紡絲速度，但保持所有其他加工變量不變。改變其他加工參數(shù)(如dpf，聚合物粘度)產(chǎn)生一“族”類似的S形曲線，每條線之間基本上平行。豎直虛線表示本發(fā)明優(yōu)選絲的EB值范圍，即，直接使用的紗EB為40%～90%，拉伸喂入紗的EB為90%～120%，基于老化穩(wěn)定性，EB160%為上限。用“寬間隔斜線\\\\\\\\面積表示的本發(fā)明優(yōu)選的空心長(zhǎng)絲特別適于作拉伸喂入絲，EB值為約90%～120%，(1-S/Sm)值至少約0.25(在線4下方);用“密間隔”斜線\\\\\面積表示的本發(fā)明優(yōu)選的空心長(zhǎng)絲，EB值介于約40%～約90%，(1-S/Sm)值至少為約0.85(在線1下方)，特別適合用作直接使用的紡織紗。
圖2B有兩條線(Ⅰ和Ⅱ)標(biāo)出結(jié)晶體積百分?jǐn)?shù)(Xv)與收縮率(S)的關(guān)系，通過(guò)浮選密度的測(cè)定并用%顏料校準(zhǔn)，是熔體紡絲過(guò)程中非晶區(qū)的應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶使用程度的量度，其中線Ⅰ代表取向紡絲“實(shí)心”絲(不根據(jù)本發(fā)明)的百分精煉收縮率(S)曲線，該絲斷裂伸長(zhǎng)率EB的范圍較寬自約160%～約40%，加工條件較寬(例如，絲旦數(shù)、截面、結(jié)絲速度、聚合物L(fēng)RV，驟冷、毛細(xì)管尺寸(L×D)、和聚合物溫度Tp)。注意到收縮率(S)線經(jīng)一個(gè)單調(diào)下降(線Ⅰ)，而收縮率的倒數(shù)線(S)-1×100顯示出相對(duì)于Xv它們是直線關(guān)系(線Ⅱ)。對(duì)于此種不同EB值的長(zhǎng)絲所得到的這樣的收縮率S與Xv的關(guān)系支持下述的觀點(diǎn)在決定精煉收縮率S方面此EB值范圍內(nèi)SIC的程度起首要的結(jié)構(gòu)作用，而應(yīng)力誘導(dǎo)取向(SIO)的程度起次要的結(jié)構(gòu)作用。自約50%(點(diǎn)a)至約10%(點(diǎn)b)的收縮率S，對(duì)應(yīng)于Xv的范圍約10-20%。是拉伸喂入紗的優(yōu)選SIC水平，而低于約10%的收縮率，相應(yīng)的Xv大于約20%，是直接使用紡紗的SIC水平(b-c)。線Ⅱ(S%的倒數(shù)值×100曲線)使我們很容易估計(jì)EB值接近120～40%范圍的本發(fā)明空心絲的Xv值，故線Ⅱ上的點(diǎn)a′和b′分別對(duì)應(yīng)于線Ⅰ上的點(diǎn)a和b，表示拉伸喂入紗的優(yōu)選(SIC)水平。
圖3A示意Tcc與非晶雙折射率的關(guān)系曲線，(Tcc為“冷結(jié)晶”最高溫度，用差示掃描量熱測(cè)定法(DSC)在加熱速度20C/分鐘下測(cè)定)，非晶雙折射率是非晶取向的量度(如Frankfort和Knox所表示)。對(duì)于絲來(lái)說(shuō)其雙折射率的測(cè)定是困難的，Tcc值則是一個(gè)對(duì)于非晶取向非常有用的量度。本發(fā)明的長(zhǎng)絲典型的Tcc值在90C～110C范圍。
圖3B是后屈服正割模量，Tanβ(即，“Mpy”)，與雙折射率的關(guān)系曲線，此處的Mpy由式(1.20T20-1.07T7)/0.13計(jì)算得到，其中T20是20%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度，T7是7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度?？梢钥吹?，大于約2g/d后，后屈服模量(Mpy)給取向紡絲的拉伸和變形的長(zhǎng)絲的雙折射率提供了一種有效的量度。
圖4A和4B、5A和5B、6A和6B圖示了有代表性的、用來(lái)紡具有一個(gè)同心縱向孔隙外部圓形長(zhǎng)絲的噴絲板毛細(xì)管裝置(若絲的縱向孔隙多于一個(gè)或者若需要紡非圓形截面的絲時(shí)，需要不同的毛細(xì)管噴絲板)。圖4A、5A、6A均是通過(guò)噴絲板的縱剖面圖;對(duì)應(yīng)于圖4A、5A、6A所示的毛細(xì)管布置，圖4B、5B、6B分別是噴絲的端面視圖，熔融的長(zhǎng)絲物流由這些端面噴出。噴絲板毛細(xì)管的噴絲孔出口設(shè)計(jì)成槽寬“W”的弧形槽(如圖4B、5B和6B所示)，并由寬度為“F”的間隔(薄片)分開(kāi)。得到外徑(OD)和內(nèi)徑(ID)及(噴絲孔)擠壓孔隙面積(EVA)與總擠壓面積(EA)的比值即[ID/OD]2;其中(噴絲孔)EVA定義為(π/4)[ID]2;圖5B的弧形槽末端擴(kuò)大(稱為趾)至寬度(G)，半徑(R)。在圖4A、5A和6A中指示了噴絲孔毛細(xì)管的高或深(H)。聚合物可以由深為B的錐形擴(kuò)孔(如圖4A和5A所示)喂入噴絲孔毛細(xì)管，其中擴(kuò)孔的總?cè)肟诮嵌?S+T)由相對(duì)中心線(CL)而言的內(nèi)側(cè)入口角度S和外側(cè)入口的角度T組成。在圖4A中，S>T。這種噴絲板更詳細(xì)的情況在1992年11月9日提出的待批專利申請(qǐng)07/979，775中給出，該篇文獻(xiàn)在此引為參考文獻(xiàn)。圖5A中，S＝T，這種情形更為便利。但是聚合物也可以由直壁貯存槽(圖6)引入，該貯存槽底部有很短的傾斜部分(B)以使聚合物流體從貯存槽中流入深度或高度為(H)的噴絲孔毛細(xì)管。諸如圖6A所示的噴絲孔毛細(xì)管的毛細(xì)管深度(此處也稱之為高度或長(zhǎng)度，(H)典型地至少約為2X(優(yōu)選2～6X)圖4A和5A噴絲孔毛細(xì)管深度(即，至少約8密耳(0.2mm)，優(yōu)選至少約10密耳(0.25mm)從面使深度(H)與槽寬(W)的比值為約2～約12，而傳統(tǒng)的深/寬比(H/W)一般為小于約2。此較大的深/寬(H/W)比可改善聚合物的均勻定徑，提高噴絲孔膨脹從而使孔隙率較高。為了提供足夠的壓力升降以滿足流動(dòng)均勻的需要，本文實(shí)施例中使用的所有毛細(xì)管均裝有定徑毛細(xì)管(位于更上面，沒(méi)有在圖4-6中表示出來(lái)，但在文獻(xiàn)中和下文中有所闡述)。但是，由于噴絲孔毛細(xì)管的深度(H)增加了“額外”的定徑毛細(xì)管的需要就不那么重要了，使用錐形擴(kuò)孔(圖4A和5A)的噴絲板入口角度的尺寸和對(duì)稱性(或不對(duì)稱性)也不那么關(guān)鍵了。
圖7A、7B和7C分別圖示了具有二層環(huán)、三層環(huán)、和五層環(huán)的噴絲板局部，這些噴絲板可用以結(jié)出依本發(fā)明的長(zhǎng)絲。
圖8A圖示了紡絲(spinline)速度(V)與長(zhǎng)度(X)的關(guān)系曲線，紡絲速度由擠壓時(shí)的速度(Vo)增加至完全拉細(xì)后的最終(退繞)速度(典型地在下游集束點(diǎn)測(cè)量，Vc);其中，表觀內(nèi)部紡絲應(yīng)力與轉(zhuǎn)彎點(diǎn)處的紡絲速度(即，本文發(fā)現(xiàn)近似與約LRV(TM°/Tp)6成正比，其中TM°和Tp用攝氏度表示)與轉(zhuǎn)彎點(diǎn)處的速度梯度(dv/dx)，(本文發(fā)現(xiàn)近似與約V2/dpf成正比，特別是在紡絲速度約為2～4km/min時(shí)而在更高的紡速比如4～6/km/min下與約V3/2/dpf成正比)的乘積成正比。也劃出紡絲溫度與紡絲長(zhǎng)度(X)的關(guān)系曲線，觀察到紡絲溫度在轉(zhuǎn)變點(diǎn)隨著紡絲長(zhǎng)度均勻地下降，與之形成時(shí)比的是在該點(diǎn)紡絲速度劇烈上升。
圖8B圖示了取向紡絲的長(zhǎng)絲的雙折射率與表觀內(nèi)部紡絲應(yīng)力的關(guān)系曲線;其中斜率表示為“應(yīng)力光學(xué)系數(shù);SOC”，線1，2，3的SOC值分別為0.75、0.71和0.645(g/d)-1;其平均的SOC為約0.7;其中的線1和3是在有關(guān)2GT聚酯的文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)的典型關(guān)系。
圖8C圖示了取向紡絲的長(zhǎng)絲的7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度與表觀內(nèi)部紡絲應(yīng)力的關(guān)系曲線。雙折射率和T7(每一個(gè)與表觀內(nèi)部紡絲應(yīng)力)的近似的直線關(guān)系使得可以用T7作為長(zhǎng)絲平均分子取向的量度。對(duì)于旦數(shù)小于1的長(zhǎng)絲特別是異形(odd)截面的長(zhǎng)絲(包括空心長(zhǎng)絲)來(lái)說(shuō)，雙折射率是一個(gè)非常難于測(cè)量的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
圖9圖示取向紡絲未拉伸尼龍(Ⅱ)和聚酯(Ⅰ)的斷裂伸長(zhǎng)(EB)與紡絲速度的關(guān)系曲線。紡絲速度介于約3.5Km/min和6.5Km/min(ABCD區(qū)域)特別是介于約4和6Km/min時(shí)，未拉伸聚酯和尼龍長(zhǎng)絲的伸長(zhǎng)率在同一個(gè)數(shù)量級(jí)。用下述方法可以提高未拉伸尼龍長(zhǎng)絲的伸長(zhǎng)率提高聚合物RV(Chamberlin，U.S.4583357和4646514)，使用鏈支化試劑(Nunning，U.S.4721650)，或使用選定的共聚酰胺及較高的RV(Knox EP 0411774 A1)。用下述方法提高未拉伸聚酯的伸長(zhǎng)率降低固有粘度及使用共聚酯(Knox，U.S.4156071，F(xiàn)rankfort和Knox，U.S.4134882和4195051)，加入少量的鏈支化試劑(MacLean U.S.4092229，Knox U.S.4156151和Reese U.S.4883032，4996740及5034174)。聚酯長(zhǎng)絲的伸長(zhǎng)率對(duì)長(zhǎng)絲旦數(shù)和形狀的變化特別敏感，長(zhǎng)絲的表面體積比(Surface to Volume)的增加，(即，減少長(zhǎng)絲旦數(shù)和非圓形狀之一或二者全部)伸長(zhǎng)率會(huì)有所下降。
圖10示意松弛/熱定形溫度(TR，C)與尼龍66的拉伸紗的剩余拉伸比(RDR)D之間的關(guān)系曲線，為[1000/(TR，+273)]與(RDR)D的關(guān)系曲線圖表示，如同Boles等人在U.S.5219503中披露的那樣。適于作要求高的染色用途的拉伸長(zhǎng)絲可由選擇在Ⅰ(ABCD)和Ⅱ(ADEF)的條件來(lái)得到。如果拉伸和熱定形的平衡達(dá)到100/(TR，+273)>/＝[4.95-1.75(RDR)D]所示的關(guān)系，就可以得到可接受的從頭至尾染色均勻(的長(zhǎng)絲)。對(duì)下述情況此松弛溫度關(guān)于(RDR)D的關(guān)系也是適用的。共拉伸、熱松弛或拉伸之前熱松弛以及共混的混合長(zhǎng)絲紗，比如共拉伸混合絲紗，諸如尼龍/聚酯長(zhǎng)絲紗。
圖11A到圖11D畫(huà)出了幾種圓形長(zhǎng)絲的截面，圖11D所示的實(shí)心長(zhǎng)絲沒(méi)有孔隙，其外徑為(D)，圖11A，11B，11C表示三種類型的與之對(duì)比的依據(jù)本發(fā)明的空心長(zhǎng)絲，它們帶有孔隙，外徑為d。在后三種情況中用di表示內(nèi)徑。圖11A畫(huà)出的長(zhǎng)絲是空心的，但與圖11D的實(shí)心長(zhǎng)絲具有相同的旦數(shù)(單位長(zhǎng)度的質(zhì)量);就是說(shuō)它們的截面含有等量的聚合物(就是說(shuō)11D的截面總面積等于11A“管壁”壞形陰影部分的面積)。可以理解，可被制備孔隙率不同而旦數(shù)相同象圖11A的長(zhǎng)絲的空心長(zhǎng)絲族。用這種11A絲制成的織物與用11D絲制成的織物相比重量相同但更膨松，更具“剛性”，即長(zhǎng)絲更加具抗彎曲時(shí)。11B畫(huà)出的長(zhǎng)絲是空心的，并被設(shè)計(jì)成與11D長(zhǎng)絲具有相同的“剛性”(抗彎曲性);此“剛性”部分地決定了織物的“懸垂性”和“身骨”，所以，用11B和11D長(zhǎng)絲制成的織物懸垂性相同?？梢宰⒁獾綀D11B長(zhǎng)絲的管壁比圖11A長(zhǎng)絲的管壁所含的聚合物少，所以也少于圖11D長(zhǎng)絲的聚合物量。同樣，可以制成孔隙含量不同而“剛性”相同象圖11B長(zhǎng)絲的空心長(zhǎng)絲族。圖11C畫(huà)出的長(zhǎng)絲與圖11D的長(zhǎng)絲具有一樣的外徑(do)。同樣，可以制成孔隙含量不同但外徑相同象圖11C長(zhǎng)絲的這樣一族空心長(zhǎng)絲。用11C長(zhǎng)絲和11D長(zhǎng)絲制出的織物具有相同的絲和織物體積，但此種11C長(zhǎng)絲制的織物會(huì)較輕且“剛性”較小。有關(guān)圖11A、B、C和D所示類型的長(zhǎng)絲在我們的與本文同時(shí)提交的申請(qǐng)(DP-4040-H)的實(shí)施例ⅩⅩⅣ中進(jìn)一步討論，該公開(kāi)內(nèi)容在此引為參考。
圖12畫(huà)出了纖維(織物)重量變化(降低)相應(yīng)于孔隙率(VC)增長(zhǎng)的曲線，媽相應(yīng)于(di/D)值的增大重量的變化(下降)(左邊的縱軸)，其中線a，b和c分別代表圖11A、11B和11C所示的幾族長(zhǎng)絲(或它們的織物)的重量變化。例如，對(duì)于圖11A長(zhǎng)絲族，即使di和孔隙率加大，它們的旦數(shù)保持不變，所以線a是水平的，表示隨著孔隙率的增加絲的重量沒(méi)有改變。圖12還畫(huà)出纖維(織物)體積相應(yīng)于孔隙率(di/D)的變化曲線(右邊的縱軸)，線a1、b1、c1分別對(duì)應(yīng)于圖11A、11B、11C的長(zhǎng)絲族。此時(shí)，線c1是水平的，因?yàn)閳D11C長(zhǎng)絲的外徑保持不變。
圖13畫(huà)出纖維(織物)的“剛性”(彎曲模量)隨孔隙率(di/D)的變化曲線，其中線a，b，c分別對(duì)應(yīng)于圖11A、11B和11C的長(zhǎng)絲族。此時(shí)，線b是水平的，因?yàn)榧词箍紫堵试龃?，圖11B長(zhǎng)絲的“剛性”保持不變。
圖14為百分孔隙率(VC)與以Log10坐標(biāo)表示的表觀總拉伸功(Wext)a>10同時(shí)VC>10%，如ABC開(kāi)口區(qū)域所示，應(yīng)當(dāng)4理解，線BA和BC均可向點(diǎn)A和C外無(wú)限延伸。(更詳細(xì)的敘述見(jiàn)待批申請(qǐng)07/979776)的有關(guān)實(shí)施例ⅩⅩⅤ的圖10，該公開(kāi)內(nèi)容在此引為參考。)圖15畫(huà)出4條以百萬(wàn)份數(shù)(ppm)測(cè)量的表面環(huán)狀三聚體(Surface Cyclic Trimer)(SCT)的量與50-絲紗(高旦數(shù)的)的理數(shù)的變化曲線，線1和2分別為2500ypm(2286mpm)無(wú)孔隙或有孔隙紡絲，線3和4分別為在3500ypm(3200mpm)無(wú)孔隙或有孔隙紡絲。觀察到SCT隨著單絲旦數(shù)的增大而減少，且隨紡絲速度(即SIC的程度)增大而減小。插入圖示意了SCT的可能擴(kuò)散途徑，由此觀察到本發(fā)明空心長(zhǎng)絲的SCT較低。優(yōu)選的空心長(zhǎng)絲的SCT量小于約100ppm。
本發(fā)明的未拉伸空心細(xì)絲按如下過(guò)程制造通過(guò)聚酯聚合物熔體物流的后聚結(jié)作用，如GB838141及1106263所描述的那樣，在比聚酯聚合物的零剪切熔點(diǎn)(TM°)高約25～約55C(優(yōu)選約30～約50C)的溫度(Tp)下擠壓聚酯聚合物熔體，首先通過(guò)直徑(D)，長(zhǎng)度(L)的有刻度毛細(xì)管，如Cobb在U.S.3095607中所述(調(diào)整D和L的尺寸同時(shí)，如果需要，使用一個(gè)墊圈，如Hawkins，U.S.3859031中所述)，它類似于Knox的U.S.4156071中實(shí)施例6所用的毛細(xì)管;然后通過(guò)許多斷開(kāi)的弧形噴絲孔，這些噴絲孔在下列文獻(xiàn)中有述，例如，Hodge U.S.3924988的圖1。Most U.S.4444710的圖3。和Champaneria等人，U.S.3745061的圖1，本文圖4B、5B和6B對(duì)其作為進(jìn)一步闡述。
當(dāng)使用短噴絲孔和毛細(xì)管(比如圖4A和5A所示)時(shí)，為了使孔隙率大且聚結(jié)完全，最好使用錐形入口擴(kuò)孔的結(jié)構(gòu)。本文所用的此種優(yōu)選的擴(kuò)孔，特征在于總?cè)肟诮嵌?此處為內(nèi)側(cè)入口角S和外側(cè)入口角T的和)為約30～約60度(優(yōu)選約40～約55度);其中內(nèi)側(cè)入口角S至少約為15度，優(yōu)選至少20度，外側(cè)入口角T至少約5度，優(yōu)選至少約10度;這樣，當(dāng)以低質(zhì)量流量(即，低dpf絲)從槽深/寬比(H/W)值小于約2的噴絲孔毛細(xì)管擠壓時(shí)，(S/T)值在約1～約5.5范圍內(nèi)(優(yōu)選在約1.5～約3范圍內(nèi))。應(yīng)當(dāng)理解，這些優(yōu)選情況只是一般而言，并不能保證得到最好的長(zhǎng)絲，甚至，比如說(shuō)不能保證得到完全的聚結(jié)，而其他的考慮也是重要的，當(dāng)使用深噴絲孔毛細(xì)管(例如，如圖6A所示)時(shí)，擴(kuò)孔的結(jié)構(gòu)就不那么關(guān)鍵了，可使用簡(jiǎn)單的貯存槽(圖6A)。對(duì)于微旦空心長(zhǎng)絲來(lái)說(shuō)內(nèi)2個(gè)弧組成的斷開(kāi)的毛細(xì)管也是優(yōu)選的(圖6B)。
對(duì)于本發(fā)明，應(yīng)設(shè)置弧形噴絲孔缺口(如圖4B、5B、和6B所示)使得擠壓孔隙面積EVA與總擠壓面積EA的比值，(EVA/EA)為約0.4～約0.8，而擠壓孔隙面積(EVA)為約0.025mm2～約0.45mm2。計(jì)算時(shí)為了簡(jiǎn)便，忽略在毛細(xì)管弧形噴絲孔兩端之間的小固體“隔片”，也稱“薄片”所提供的面積。經(jīng)常地，弧形噴絲孔可帶有擴(kuò)大的末端(稱為“趾”)，如圖4B所示，以補(bǔ)償被噴絲孔缺口之間的薄片所擋住的聚合物流。在壓出物鼓脹不足難以完全、均勻地后聚結(jié)的情況下，這種設(shè)計(jì)非常重要。我們發(fā)現(xiàn)，用如圖4B所示的不帶有“趾”的弧形噴絲孔來(lái)擠壓，并把擠壓孔隙面積(EVA)的值降至約0.025～約0.25mm2的范圍，使EVA/EA值為約0.5～0.7，對(duì)于制出均勻的細(xì)旦實(shí)心長(zhǎng)絲是優(yōu)選的。如果在這么低的聚合物流量下壓出物鼓脹不足，則最好是用不對(duì)稱的噴絲擴(kuò)孔(見(jiàn)圖4A)來(lái)增加和導(dǎo)引壓出物的鼓脹;或者，如前文所討論的那樣，用深噴絲孔毛細(xì)管，例如，圖6A所示的毛細(xì)管，從而在無(wú)需不對(duì)稱擴(kuò)孔(圖4A)的情況下得到滿意的孔隙率和完全的自聚結(jié)作用。
用前文所述的精心選擇的噴絲板制得弧形熔體物流后，新擠出的熔體物流后聚結(jié)成空心長(zhǎng)絲，其中孔隙基本是連續(xù)的，并且通常沿著絲的長(zhǎng)度對(duì)稱性較好。在后聚結(jié)過(guò)程中和剛剛結(jié)束時(shí)，最好防止擠出的熔體受到干擾氣流的影響。為做到這一點(diǎn)，可配用帶有延遲管橫向驟冷器完成(見(jiàn)Makansi，U.S.4529368)，優(yōu)選配用有延遲管的驟冷器(例如，見(jiàn)Dauchert，U.S.3067458)其中，延遲管的長(zhǎng)度較短，典型地介于約2～約10cm之間，如Knox，U.S.4156071中實(shí)施例1、2、11和我們的主申請(qǐng)中所用的即是，(該長(zhǎng)度優(yōu)選介于約2～約12(dpf)1/2cm)之間)，徑向驟冷一般優(yōu)選于橫向驟冷的原因是因?yàn)樗诶旌腕E冷的過(guò)程中保持更多的空隙。我們還觀察到通過(guò)降低聚合物溫度(Tp)和/或減少延遲驟冷使壓出物的粘度增大一般會(huì)使百分孔隙率增加;但是，對(duì)于一個(gè)給定的拉細(xì)程度和速度來(lái)說(shuō)，太高的壓出擠壓熔體粘度反而會(huì)導(dǎo)致后聚結(jié)不完全(稱為“斷開(kāi)”-見(jiàn)圖1A)和長(zhǎng)絲斷裂。
新聚結(jié)的均勻空心長(zhǎng)絲被均勻地驟冷至低于聚合物玻璃-轉(zhuǎn)化溫度(Tg)同時(shí)拉細(xì)至的最終退繞紡絲速度，然后，在到擠出點(diǎn)的距離(Lc)介于約50～150cm(優(yōu)選介于約50～[50+90(dpf)1/2]cm)的地方集束成復(fù)絲束。充分驟冷的長(zhǎng)絲束的集束優(yōu)選使用Agers，U.S.4926661由所述的計(jì)量整理給油裝置。選擇集束區(qū)的長(zhǎng)度(Lc)，驟冷延遲的長(zhǎng)度(LD)和氣流速度(Va)，從而得到特征為從頭至尾旦數(shù)變化[本文稱為旦數(shù)分布，DS]小于約4%(優(yōu)選小于約3%，特別是小于2%)的均勻長(zhǎng)絲;并且使長(zhǎng)絲具有良好的機(jī)械性能，表示為用20.8聚合物L(fēng)RV校準(zhǔn)的(TB)′n值至少約5g/d，優(yōu)選至少為約6g/d。集束區(qū)長(zhǎng)度(Lc)也可以不同以助于得到可接受的旦數(shù)分布;但已知在足夠高約紡絲速度下，減小集束區(qū)的長(zhǎng)度還會(huì)適度提高紡絲應(yīng)力，由此絲紗的伸長(zhǎng)率和收縮率有所降低。對(duì)此，German在有關(guān)實(shí)心長(zhǎng)絲的紡絲的U.S.2814104中有所闡述。此處，我們用這個(gè)方法作為輔助途徑以使在給定的紡絲速度和dpf下紡絲的張力和收縮特性稍具變化，從而使孔隙率(VC)加大。不同旦數(shù)和/或截面絲的混合絲還可以用來(lái)減少絲與絲的粘連，由此改善織物的美觀性和舒適感。
然后，把集束的絲束在約2～5Km/min(優(yōu)選約2.5～4.5Km/min)的紡速下退繞，交織，打成卷裝，對(duì)長(zhǎng)絲交織的最終類型，等級(jí)和尺寸的選擇視最終的加工需要而定。優(yōu)越地，如需要，根據(jù)本發(fā)明可以用在紡絲整理中經(jīng)過(guò)苛性藥處理(見(jiàn)Grindstaff和Reese，U.S.5069844)提高了親水性的未拉伸喂入紗來(lái)制造絲紗，從而改進(jìn)絲紗的吸水性和提供改進(jìn)的濕芯吸性及舒適性如Bunting和Nelson的U.S.2985995和Gray的U.S.3563021所闡述的，最好用氣體噴絲頭完成絲的交織，其中，絲間纏結(jié)的程度(經(jīng)常稱為rapid pincount RPC)依據(jù)Hitt U.S.3290932測(cè)量。
我們發(fā)現(xiàn)孔隙率(VC)隨著紡絲速度和初紡絲旦數(shù)(dpf)a增加。要紡出較細(xì)旦數(shù)的絲而又不損失孔隙率(VC)、應(yīng)提高紡速(Vs)和絲旦數(shù)(dpf)a，還發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)絲的孔隙率(VC)隨著聚合物熔體物流的粘度(此處為聚酯的粘度)而增長(zhǎng)，孔隙率近似與聚合物的相對(duì)粘度(LRV)和零剪切聚合物熔點(diǎn)(TM°)與擠壓聚合物溫度(Tp)的比值的六次方乘積成正比，例如，與[LRV(TM°/Tp)6]成正比;另外，還觀察到百分孔隙率隨著擠壓孔隙面積(EVA)的平方根呈近似直線增長(zhǎng);就是說(shuō)，隨著EVA/EA值[＝(ID/OD)2]約0.6～約0.9(優(yōu)選約0.4～約0.8)的噴絲孔的內(nèi)徑(ID)直線地增長(zhǎng)。
由上面的討論得到，制備孔隙率(VC)至少為約10%的未拉伸長(zhǎng)絲的優(yōu)選方法可用表象過(guò)程表示式表示為;
VC，%＝KpLog10｛(R[LRV(TM°/Tp)6][(dpf)a(Vs)2][(EVA)1/2]n其中，用大括號(hào)｛｝括的式子用以表示拉細(xì)過(guò)程中空心長(zhǎng)絲經(jīng)受的“表觀拉伸功”(Wext)a和測(cè)量值;其中的“Kp”是VC(%)(Wext)a的半對(duì)數(shù)曲線的斜率，此處用Kp的值作為給定聚合物的固有“粘彈性”的量度，該性質(zhì)部分地決定了噴絲孔膨脹的程度;指數(shù)“n”的值決定于噴絲孔出口毛細(xì)管和“幾何形狀”(即，決定于S/T)和H/W的值);為了簡(jiǎn)便，此處用式[(S/T)(H/W)]給出“n”的值。在噴絲孔毛細(xì)管的(H/W)大(如圖6A所示)的情況下，“n”的值將不與(H/W)成直線關(guān)系;但將調(diào)整至水平(level off)(即，(H/W)m，其中m小于1)，因?yàn)橄鄬?duì)于(H/W)建立起了平衡，噴絲孔膨脹變得不依賴于(H/W)。當(dāng)使用圖6A所示的存儲(chǔ)器時(shí)，(S/T)定義為1。此處，把入角對(duì)稱(S＝T)、槽深(H)等于槽寬(W)從而(H/W)的值為1，并使n的值為1的狀態(tài)定義為噴絲孔毛細(xì)管的參考狀態(tài)。系數(shù)“K”是一個(gè)值為10-7的比例常數(shù)(由Vs和EVA所選用的單位所決定)，而參考狀態(tài)的(Wext)a的值為10，由此，參考狀態(tài)下的孔隙率定義為VC(%)＝KpLog[10]1＝Kp;其中，Kp的值可任意地選擇使對(duì)于2GT均聚物來(lái)說(shuō)數(shù)值為“10”，這樣在(Wext)a值為10的操作條件下，制得的長(zhǎng)絲的孔隙率(VC)為10%。上述表象式使得孔隙率(VC)通過(guò)(Wext)a值與過(guò)程參數(shù)擠壓噴絲孔的幾何形態(tài)(通過(guò)“n”值)和選定的聚合物(通過(guò)Kp值)直接相關(guān)。在(Wext)a表達(dá)式中，紡速(Vs)用米/分鐘表示，噴絲孔毛細(xì)管用EVA用mm2表示。
上述表示式表明通過(guò)增加“表觀拉伸功(即提高紡絲速度Vs、擠壓孔隙面積EVA、聚合物的LRV和長(zhǎng)絲旦數(shù)(dpf)a，降低聚合物的溫度Tp)可以提高孔隙率(VC)，其還提供了一種形成高孔隙率細(xì)長(zhǎng)絲的方法的原理闡述。為了抵銷由于降低長(zhǎng)絲旦數(shù)(dpf)a而帶來(lái)的孔隙率的減小，可以提高紡絲速度(Vs)，毛細(xì)管擠壓孔隙面積(EVA)、和聚合物的相對(duì)粘度(LRV)，也可以降低聚合物的溫度(Tp)。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，提高擠壓孔隙面積(EVA)以抵銷由紡較低(dpf)a的絲而帶來(lái)的低的孔隙率，這樣會(huì)產(chǎn)生不能接受的高熔融拉伸值[(EVA)/(dpf)a]，同時(shí)紡絲的連續(xù)性也不好。為了能得到良好的紡絲性能，[(EVA)/(dpf)a]比例優(yōu)選保持在約0.05～0.55之間，并通過(guò)提高如紡絲速度獲得希望的孔隙率。
本發(fā)明的紡絲取向方法提供了可能使空心長(zhǎng)絲紡織紗線的長(zhǎng)絲旦數(shù)小于約1，優(yōu)選為約0.8～約0.2。還可以使用不同旦數(shù)和/或截面的長(zhǎng)絲來(lái)降低長(zhǎng)絲間的堆砌，由此提高觸覺(jué)美感和舒適度(例如混合不同截面形狀和/或旦數(shù)的空心長(zhǎng)絲;和空心長(zhǎng)絲與不同旦數(shù)和/或截面形狀的實(shí)心長(zhǎng)絲混合)。長(zhǎng)絲的孔隙率(VC)百分?jǐn)?shù)希望至少為約10%，優(yōu)選至少約15%。對(duì)于未拉伸長(zhǎng)絲，最大收縮張力(STmax)應(yīng)小于約0.2g/d，這發(fā)生在收縮張力峰值溫度T(STmax)在約(Tg+5℃)～(Tg+30℃)之間時(shí)例如對(duì)2GT均聚物T為約75℃～100℃;(1-S/Sm)值應(yīng)至少為約0.1，優(yōu)選至少為約0.25，這是為用作拉伸喂入紗的紗線的老化穩(wěn)定性提供斷裂伸長(zhǎng)率(EB)范圍在約40%～約160%，和7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)在約0.5～約1.75g/d之間，優(yōu)選斷裂伸長(zhǎng)率(EB)范圍在約90%～120%，和7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)在約0.5～約1g/d之間(即其中為提高拉伸穩(wěn)定性，20%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度T20至少和T7一樣大)。對(duì)于特別適合直接使用的織物紗線，斷裂伸長(zhǎng)率(EB)范圍應(yīng)在約40%～約90%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)在約1～約1.75g/d之間，和(1-S/Sm)值至少約0.85，尤其是它們的特征在于熱穩(wěn)定性值(DHS-S)小于約+2%，本發(fā)明所有的長(zhǎng)絲具有良好的機(jī)械性能，其特點(diǎn)是在斷裂值(TB)n、標(biāo)準(zhǔn)到20.8聚合物L(fēng)RV時(shí)，強(qiáng)度值至少為約5g/d，優(yōu)選至少為約6g/d。
本發(fā)明的未拉伸空心長(zhǎng)絲可用偶合紡絲/拉伸的方法拉伸，例如用記載在Chantry和Molini的U.S.3，216，187中的方法，或用分裂紡絲/拉伸法進(jìn)行拉伸，包括單紗法和多紗法，例如穿經(jīng)紗法，其通常記載在Seaborn的U.S.4，407，767中;特別對(duì)于未拉伸的低收縮均聚物聚酯紗線，記載在Knox和Noe的U.S.5，066，447中，對(duì)于共聚物聚酯未拉伸喂入紗記載在Charles等人的U.S.4，929，698和4，933，427中。拉伸方法可以是變形方法的一部分，如拉伸空氣噴射變形、拉伸假捻變形、拉伸填塞箱式卷曲、和拉伸齒輪卷曲。但是，本發(fā)明取決于所選擇的膨松方法類型(如拉伸假捻變形)的變形空心長(zhǎng)絲，可以具有獨(dú)特的“波紋狀”截面形狀，這是部分(和全部)孔隙癟縮的結(jié)果，因此得到近似于棉線的不規(guī)則的長(zhǎng)絲截面。具有“癟縮空心”截面和旦數(shù)為約1.5或更小的變形長(zhǎng)絲特別適合替代棉短纖維紗。本發(fā)明的拉伸直絲紗和變形紗線的一般特點(diǎn)是剩余斷裂伸長(zhǎng)率(EB)為約15%～約40%，精煉收縮率(S)使得(1-S/Sm)值少約0.85，在7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)至少約1g/d，優(yōu)選屈服后模數(shù)(Mpy)為約5～約25g/d。特別優(yōu)選的是拉伸(包括選擇拉伸溫度和后拉伸熱定形溫度)而得到收縮率(S)、收縮張力(STmax)的結(jié)合，使收縮能力PS[＝S×STmax，(g/d)%]大于約1.5(g/d)%，以提供足夠的收縮能力，目的是克服高經(jīng)紗密度織物例如醫(yī)用阻擋織物內(nèi)絲與絲間的約束。
本發(fā)明一個(gè)重要的特征是未拉伸的空心長(zhǎng)絲可被拉伸以降低它們的旦數(shù)，但在拉伸過(guò)程中并不明顯地降低百分孔隙率(VC)，也就是，拉伸后的長(zhǎng)絲具有和拉伸前未拉伸空心喂入絲基本相同的百分孔隙率(VC)。細(xì)致地選擇使用拉伸條件，本發(fā)明的空心未拉伸長(zhǎng)絲的百分孔隙率(VC)甚至可以在拉伸過(guò)程中得到增加。本發(fā)明在拉伸未拉伸的空心長(zhǎng)絲時(shí)所觀察到的任何百分孔隙率(VC)的變化都可以用拉伸長(zhǎng)絲的百分孔隙率(VC)D與未拉伸長(zhǎng)絲的百分孔隙率(VC)UD的比值來(lái)描述。本發(fā)明的拉伸過(guò)的空心長(zhǎng)絲的(VC)D/(VC)UD值一般為至少約0.9，優(yōu)選值為至少約1，這在拉伸未拉伸空心長(zhǎng)絲的現(xiàn)有技術(shù)中還有披露過(guò)。特別優(yōu)選的未拉伸長(zhǎng)絲可在廣泛的拉伸條件下進(jìn)行拉伸而不損失孔隙含量，包括在有或沒(méi)有后加熱處理時(shí)，通過(guò)冷或熱拉伸可進(jìn)行均勻地部分拉伸，對(duì)于低縮率的未拉伸長(zhǎng)絲，拉伸到伸長(zhǎng)率(EB)大于30%，并且沒(méi)有如U.S.5，066，447描述的沿端“厚-薄”旦數(shù)的變化。這些特別優(yōu)選的未拉伸長(zhǎng)絲不經(jīng)過(guò)拉伸也可以適用，它們作為直絲直接使用;它們還可進(jìn)行無(wú)拉伸或后加熱處理的空氣噴射變形以得到低縮率的膨松變形的紗線。
相信本發(fā)明未拉伸空心長(zhǎng)絲在拉伸至細(xì)絲且時(shí)孔隙率(VC)的獨(dú)特保持部分上與下列因素有關(guān)熔融紡絲過(guò)程中無(wú)定形區(qū)應(yīng)力誘導(dǎo)取向(SIO)和這些取向的無(wú)定形區(qū)導(dǎo)致的應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶(SIC)的進(jìn)展。對(duì)于聚酯，無(wú)定形未取向長(zhǎng)絲的無(wú)定形區(qū)冷結(jié)晶開(kāi)始的溫度(Tcc)一般為約135℃，它隨著無(wú)定形聚合物鏈的應(yīng)力誘導(dǎo)取向(SIO)的提高而降低至小于100℃。這在圖3A中用Tcc與無(wú)定形雙折射率的關(guān)系曲線說(shuō)明。對(duì)于伸長(zhǎng)率(EB)對(duì)于在40%～約120%范圍內(nèi)優(yōu)選的未拉伸紡絲取向的長(zhǎng)絲，聚酯Tcc測(cè)量值的范圍在約90℃～約110℃范圍內(nèi)，這可以相信即使在溫和的拉伸條件下也能開(kāi)始進(jìn)一步結(jié)晶，而且相信在拉伸甚至冷拉伸(即其中的拉伸放熱是僅有的熱源)時(shí)Tcc值對(duì)本發(fā)明未拉伸空心聚酯長(zhǎng)絲孔隙率(VC)的保持也有幾分重要。
應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶度(SIC)還對(duì)本發(fā)明空心長(zhǎng)絲的拉伸性能有重要意義，這通常用形成空心纖維的“壁”的聚合材料的密度來(lái)定義。但“壁”密度經(jīng)驗(yàn)上難以測(cè)定;因此，根據(jù)對(duì)一定紗線斷裂伸長(zhǎng)率(EB)的精煉縮率(S)的程度來(lái)間接地測(cè)量應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶度(SIC)。對(duì)于一定纖維聚合物的結(jié)晶度(即“壁”密度)，期望精煉縮率(S)隨著分子延伸而增加(即隨著斷裂伸長(zhǎng)率EB的減小而增加)所以，應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶度(SIC)的相對(duì)值用式子定義為(1-S/Sm)，其中Sm是無(wú)結(jié)晶下具有給定程度的分子延伸率(EB)的長(zhǎng)絲的期望的最大縮率;且Sm用下式定義Sm(%)＝([(EB)max-EB)]/(EB)max+100])×100%其中(EB)max是全部無(wú)寶形“各向同性”長(zhǎng)絲的期望的最大的斷裂伸長(zhǎng)率(EB)。對(duì)于由典型織物固有的粘度范圍在約0.56～約0.68(相應(yīng)LRV約16～約23)的聚合物紡成的聚酯長(zhǎng)絲，如果最大剩余拉伸比為6.5，(EB)max的標(biāo)稱值經(jīng)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)為約550%(參考High-Speed Fiber Spinning，ed.A.Ziabicki和H.Kawai，Wiley-Interscience(1985)，409頁(yè))，因此Sm(%)可用下式簡(jiǎn)化地表示Sm，%＝[(550-EB)/650]×100%(其余詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)圖3A和B的討論)。
混合縮率的空心長(zhǎng)絲紗可以通過(guò)混合具有不同收縮率(S)的長(zhǎng)絲束來(lái)提供。在一定的紡絲速度下，收縮率(S)隨著dpf的減小而減小，隨著擠壓孔隙面積的增加而減小(例如隨著EVA和紡絲dpf的比值增加而提高)。用通過(guò)噴絲毛細(xì)管的毛細(xì)管質(zhì)量流速確定單絲旦數(shù)，所述流速W＝(Vs×dpf)/9000(其中Vs表示單位是米/分鐘，W單位是克/分鐘)。它和毛細(xì)管壓降成比例[一般對(duì)于實(shí)心圓形長(zhǎng)絲和噴絲孔，大約與(L/D)n/D3成比例，對(duì)于近似牛頓流體n值是1，式子則變成L/D4)，L是毛細(xì)管長(zhǎng)度，D是毛細(xì)管直徑(注意用于此處(L/D)n中的“n”和用于上述(Wext)a表示式中的“n”不一樣)。對(duì)于非圓形截面，(L/D)n/D3值對(duì)于具有低壓降的噴絲毛細(xì)管由計(jì)量毛細(xì)管的該值(與計(jì)量板的該值比較)得到，所述毛細(xì)管將聚合物喂入形狀確定的噴絲出口。如果不是這種情況，對(duì)于結(jié)合噴絲板出口、噴絲毛細(xì)管出口、逆噴孔和計(jì)量毛細(xì)管(如果使用)的(L/D4)a的表觀值通過(guò)共擠壓形成空心長(zhǎng)絲(h)的毛細(xì)管加上普通圓形毛細(xì)管(r)經(jīng)驗(yàn)確定，(L/D4)a＝｛[(dpf)r/(dpf)h×(L/D4)r｝。由具有不同(L/D4)a值的復(fù)合毛細(xì)管(即包括成形板、噴絲毛細(xì)管、逆噴孔和計(jì)量毛細(xì)管)紡空心長(zhǎng)絲提供了一種得到混合旦數(shù)空心長(zhǎng)絲紗的簡(jiǎn)單途徑。例如，如果由單一聚合物計(jì)量源的相同的紡絲頭組合件共紡不同的長(zhǎng)絲(標(biāo)號(hào)為1和2)，那么毛細(xì)管流速(W)大約與不同毛細(xì)管的(L/D)n/D3成反比;例如(dpf)1×[(L/D)n/D3]1＝(dpf)2×[(L/D)n/D3]2;所以[(dpf)2/(dpf)1]＝｛[(L/D)n/D3]1/[(L/D)n/D3]2｝a＝[(L/D4)1/(L/D4)2]a。例如，具有計(jì)量毛細(xì)管15×72密爾和8×32密爾的噴絲頭將提供混合dpf在比值為476.7mm3/86.5mm2＝5.5的長(zhǎng)絲，指數(shù)n為1(對(duì)于所用聚合物L(fēng)RV和操作條件來(lái)說(shuō)，對(duì)于2GT均聚物的“n”經(jīng)驗(yàn)值約為1.1，但開(kāi)始“n”值用為1，毛細(xì)管(L/D4)值的比開(kāi)始用在制混合的毛細(xì)管噴絲頭中，然后根據(jù)在希望選擇的操作條件下實(shí)驗(yàn)測(cè)得的dpf值，計(jì)算“n”值，再選擇各種L和D值得到目標(biāo)dpf比值)。為了紡具有不同截面、但有相同dpf的長(zhǎng)絲，可以要求計(jì)量毛細(xì)管的尺寸稍有不同(即具有不同的[(L/D)n/D3]值，目的是克服成形噴絲出孔的壓降的任何小的但有意義的差別)。如果用單獨(dú)的紡絲頭組合件紡不同長(zhǎng)絲組成部分并把它們混合成單一的混合絲束，那么由給定紡絲頭組合件得到的長(zhǎng)絲的dpf簡(jiǎn)單地用下列關(guān)系式確定dpf＝9000W/(Vs＃F)，其中W是總的紡絲頭組合件質(zhì)量流速，＃F是每個(gè)紡絲頭組合件的長(zhǎng)絲(F)的數(shù)目(＃)。
具有相同dpf的混合縮率的紗線可通過(guò)計(jì)量經(jīng)過(guò)具有不同擠壓孔隙面積(EVA)的分段的噴絲孔來(lái)制備。在用混合的擠壓孔隙面積(EVA)一噴絲孔紡絲時(shí)，其中計(jì)量板和擠壓噴絲孔板組件的總壓降基本上由普通計(jì)量毛細(xì)管(L×D)的顯著的高壓降確定，長(zhǎng)絲的dpf名義上相同。在這種情況下，絕對(duì)收縮率可降低，同時(shí)通過(guò)減少長(zhǎng)絲旦數(shù)或增加紡絲速度保持收縮差至少為5%。因此，通過(guò)選擇毛細(xì)管擠壓面積和計(jì)量毛細(xì)管直徑，有可能共紡具有混合旦數(shù)或相同旦數(shù)的混合縮率空心長(zhǎng)絲，其用作紡織品絲紗或拉伸喂入紗。為了改變長(zhǎng)絲之間的堆砌密度，可使用具有不同旦數(shù)和/或截面形狀的長(zhǎng)絲。本發(fā)明的空心長(zhǎng)絲還可以和不同旦數(shù)和/或截面形狀的長(zhǎng)絲混合，這也作為一種改變長(zhǎng)絲之間堆砌密度的方法。
本發(fā)明具有許多變化和優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)述如下1.降低纖維上的表面環(huán)狀三聚體(SCT)，在冷卻染料循環(huán)中減少或甚至可消除織物上的低聚物沉積，特別有用的是SCT值小于100ppm(討論參見(jiàn)圖15)。
2.用在混合細(xì)復(fù)絲中(例如包括旦數(shù)約0.25～約0.75的實(shí)心長(zhǎng)絲的細(xì)絲成分)以提供給細(xì)絲紗“硬挺度”，從而增強(qiáng)織物的“質(zhì)地”和“懸垂性”(如在同時(shí)的申請(qǐng)DP-4555-I和DP-4555-J中所公開(kāi)的)。
3.本發(fā)明高速紡的低縮率陽(yáng)離子染料可染型聚酯空心長(zhǎng)絲(如收縮率小于約10-12%的這種長(zhǎng)絲)和具有可比伸長(zhǎng)率的酸性染料可染型尼龍長(zhǎng)絲結(jié)合，為常壓無(wú)載體染料可染的混合長(zhǎng)絲紗提供能染成不同顏色的聚酯和尼龍長(zhǎng)絲;其中為提高張力并且不損失可染性，混合長(zhǎng)絲聚酯/尼龍紗可被均勻地冷拉伸;而且還使本發(fā)明的低縮率聚酯空心長(zhǎng)絲和相伴的尼龍長(zhǎng)絲共同噴氣變形、拉伸或不拉伸，以提供膨松的混合染料可染型復(fù)絲。
4.對(duì)于低張力用途，優(yōu)選低LRV陽(yáng)離子改性2GT的高速紡絲(如對(duì)于刮布、刷布、拉絨)，為的是提高與標(biāo)準(zhǔn)紡織品均聚物的LRV值為約21相對(duì)的抗起球性。
5.選擇毛細(xì)管的尺寸、排列和聚合物溫度/驟冷速率以制備具有如圖1A所示“開(kāi)環(huán)”截面的長(zhǎng)絲，即截面與天然棉線的相似。
6.特征為(1-S/Sm)>0.85和T7>1g/d、EB為約40%～90%的長(zhǎng)絲可以同尼龍長(zhǎng)絲(空心或?qū)嵭?均勻地共拉伸，觀察到聚酯或尼龍空心長(zhǎng)絲沒(méi)有損失孔隙率。
7.特點(diǎn)為高孔隙率(>20%)和低彎曲模數(shù)(MB)的長(zhǎng)絲如有利于在染料/整理操作過(guò)程中在如織物的噴氣變形、填塞箱式卷曲、和軋光過(guò)程中，形成密實(shí)的絲截面，近似于“絲光”棉紗的截面。
8.混合的復(fù)絲含有不同的旦數(shù)、孔隙率、截面形狀、和/或收縮率的長(zhǎng)絲，為的是得到不同重量、體積和剛性的織物(這對(duì)于單一類型的復(fù)絲是不可能的，如參見(jiàn)圖11-13，同時(shí)申請(qǐng)的DP-4555-I和DP-4555-J所討論的)。
9.在如噴氣(湍流)型方法中，對(duì)異形截面(如hexalobal)高ID空心長(zhǎng)絲進(jìn)行紡絲，所述空心長(zhǎng)絲會(huì)“原纖化”成旦數(shù)和形狀變化的小旦數(shù)纖維。在噴氣“撞擊”復(fù)絲前可用苛性堿腐蝕以消弱高ID長(zhǎng)絲。
10.空心長(zhǎng)絲在抽長(zhǎng)并仍熱時(shí)立即進(jìn)行苛性堿整理，如US5，069，844(Grindstaff和Reese)中描述的，為的是增強(qiáng)長(zhǎng)絲的親水性;例如，使之更似棉線。通過(guò)選擇具有如高mol百分?jǐn)?shù)醚鍵(-O-)的共聚酯可以進(jìn)一步提高親水性。
11.使得低縮率的空心長(zhǎng)絲和高縮率的“實(shí)心”長(zhǎng)絲結(jié)合，進(jìn)行加熱后，“實(shí)心”長(zhǎng)絲被“拉”入絲束的芯部，這樣在表面露出空心長(zhǎng)絲以增加松密度。降低空心長(zhǎng)絲的旦數(shù)通過(guò)提供柔軟度和高的松密度，進(jìn)一步提高觸覺(jué)舒適感。
12.結(jié)合均聚物空心長(zhǎng)絲和陽(yáng)離子染料可染型空心長(zhǎng)絲，目的是得到混合染料可染的性能。
13.由噴氣或假捻變形的或自膨化的長(zhǎng)絲制備織物，然后刷和剪表面長(zhǎng)絲，以曝露它們的空心端部，然后可進(jìn)行苛性堿處理，再刷以通過(guò)苛性堿處理曝露的空心長(zhǎng)絲端部的原纖化得到廉價(jià)的“仿皮”織物。
14.具有不對(duì)稱長(zhǎng)絲截面的空心長(zhǎng)絲會(huì)提供沿端卷曲，這有利于如與棉線的混紡。
的確，進(jìn)一步的改進(jìn)是顯而易見(jiàn)的，特別是隨著上述這些技術(shù)和其它技術(shù)的進(jìn)步。例如可以使用任何類型的拉伸卷繞設(shè)備;如果需要可進(jìn)行喂入和/或拉伸紗的后熱處理，這可利用任何類型的加熱設(shè)備(如加熱導(dǎo)絲輥、熱空氣和/或蒸汽噴射、經(jīng)過(guò)加熱管通道、微波加熱等)進(jìn)行;有利的制備毛細(xì)管的方法例如(Kobsa)EPA0440397和/或EPA0369460中所述;給油可利用常用的給油輥進(jìn)行，帶計(jì)量的尖端給油裝置在這里是優(yōu)選的，而且整理可分幾步進(jìn)行，例如在拉伸前和卷繞前的拉伸之后的紡絲時(shí);交織可以用加熱或不加熱的纏結(jié)噴氣裝置進(jìn)行，也可分幾步進(jìn)行(如紡絲中和拉伸過(guò)程中)，還可以利用它們裝置如用無(wú)緯紗片上的纏結(jié)筘;和連續(xù)的長(zhǎng)絲紗相反，如果空心長(zhǎng)絲要加工成絲束和短纖維，一般可以不用交織;進(jìn)行絲束到短纖維的普通加工和轉(zhuǎn)化可用如現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的方法進(jìn)行。
試驗(yàn)方法本發(fā)明提到的很多聚酯參數(shù)和測(cè)量值都討論和描述在前述的Knox、Knox和Noe、和Frankfort和Knox的專利中，這些專利特在此引作參考文獻(xiàn)，所以再詳細(xì)地論述就是多余的了。
作為說(shuō)明，里S＝精練收縮率(在某些表格中用“S1”表示)，SM(有時(shí)在表格中用SM)是全部實(shí)施例中的最大值;初生紗的(DHS-S)小于+2，此處的DHS是180℃下測(cè)量的干熱收縮率;TB(某些表中是Tb)是斷裂強(qiáng)度，用克/“斷裂”且表示，所述“斷裂旦”即拉伸后旦數(shù)，TB的定義是普通紡織品強(qiáng)度和剩余拉伸比(定義為(1-EB/100)的乘積;(TB)n是標(biāo)準(zhǔn)化到20.8聚合物L(fēng)RV的TB，定義為T(mén)B和[(20.8/LRV)0.75(1-%消光劑/100)-4]的乘積。對(duì)于拉伸喂入紗的機(jī)械質(zhì)量指數(shù)(MQI)用它們的TB值的比，即[(TB)D/(TB)u]表示，這里大于約0.9的MQI值表明作為下游加工成紡織品結(jié)構(gòu)，DFY和DFY的拉伸方法給拉伸紗提供可接受量的斷絲(擦斷)。
收縮能力(shrinkage Power)(Ps)的定義為精練收縮率S(%)和最大收縮張力STmax(g/d)的積，即(STmax×S%]，這里優(yōu)選Ps值大于約1.5(g/d)%，以克服織物約束，特別是對(duì)于機(jī)織物。STmax與收縮率S的比值稱為收縮模數(shù)(Ms)，即Ms＝[(STmax(g/d)/S%]×100%，此值優(yōu)選小于約5g/d。
利用普通的DSC分析方法可以確定玻璃化溫度(Tg)，開(kāi)始大量結(jié)晶時(shí)的溫度(Tc°)和最大結(jié)晶速率時(shí)的溫度(Tc，max)，但是這些值也可以由給定化學(xué)級(jí)聚合物的零剪切熔點(diǎn)(TM°)(用開(kāi)氏度表示)進(jìn)行估算，例如使用由R.F.Boyer[Order in the Amorphous State of Polymers，ed.S.E.Keinath，R.L.Miller，和J.K.Riecke，Plenum Press(New York)，1987]所采用的方法的聚合物;其中Tg＝0.65TM°，Tc°＝0.75TM°;Tc，max＝0.85TM°;起始結(jié)晶發(fā)生在Tc°和Tg間的中點(diǎn);即在和初生長(zhǎng)絲的收縮張力峰值溫度T(STmax)有關(guān)的約0.7TM°處;以上所有的計(jì)算溫度都用開(kāi)氏度表示(其中開(kāi)氏度K＝攝氏度C+273)。開(kāi)始大量結(jié)晶的溫度(Tc°)還和結(jié)晶率為最大結(jié)晶率的50%時(shí)的溫度有關(guān)，Tc°也用Tc， 1/2 表示。這里使用的百分孔隙率(VC)、百分表面環(huán)狀三聚體(SCT)和熱傳遞值(CLO-值)的新試驗(yàn)方法概括如下。
表面環(huán)狀三聚體(SCT)的測(cè)定方法是用每0.5g纖維約25ml的光譜純四氯化碳萃取出SCT，在286nm時(shí)測(cè)量由萃取液吸收的溶解的SCT量(相對(duì)為溶解在25ml中大約2.86mg三聚體的溶液(0.1144mg/ml)進(jìn)行標(biāo)定。利用對(duì)比溶液的幾次稀釋，和測(cè)量在286nm時(shí)的吸收值，得到三聚體ppm對(duì)吸收值的線性標(biāo)定圖。用此標(biāo)定曲線確定所需纖維樣品的SCT的ppm)。吸收值可用cary17分光光度計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)5ml二氧化硅室測(cè)定。
用下述方法測(cè)量空心長(zhǎng)絲的孔隙率(VC)。將纖維試樣裝在Hardy切片機(jī)中(Hardy，U.S.Department of Agriculture circ 378，1933)，切成薄段，基本上是按照公開(kāi)在J.L.Stoves的Fibre Microscopy its Technique and Application中(Van Nostrand Co.，Inc.，New York 1958，pp.180-182)的方法進(jìn)行。上述薄段裝在SUPER FIBERQUANT Video顯微鏡系統(tǒng)的載物臺(tái)上(VASHAW SCIENTIFIC CO.，3597 Parkway Lane，Suite 100，Norcross，Georgia 30092)，如需要，在放大高達(dá)100倍下的SUPERR FIBERQUANT CRT上顯像。選擇每個(gè)纖維薄段的像，通過(guò)FIBERQUANT軟件自動(dòng)測(cè)量其外徑。同樣地選擇和測(cè)量相同長(zhǎng)絲的內(nèi)徑。百分孔隙率(VC)是長(zhǎng)絲孔隙區(qū)的截面積與被長(zhǎng)絲的外圍包住的截面之比，乘以100。利用FIBERQUANT的結(jié)果，計(jì)算百分孔隙率(VC)，方法是每條長(zhǎng)絲內(nèi)徑的平方除以外徑的平方再乘以100。然后為了得到具有統(tǒng)計(jì)意義的樣品組的長(zhǎng)絲孔隙測(cè)量值，對(duì)每種絲重復(fù)上述方法所述測(cè)量值用以提供VC值。
CLO值是織物(例如空心纖維紗線制得)的單位熱阻，測(cè)量方法按照1990年重新批準(zhǔn)的ASTM方法D1518-85進(jìn)行。CLO單位來(lái)自下列表示式CLO＝[織物厚度(英吋)×0.00164]×熱導(dǎo)率，這里，0.00164是產(chǎn)生比CLO的混合因子，CLO單位為每單位厚度的(開(kāi)氏溫度K)(平方米)/瓦特。熱導(dǎo)率的典型測(cè)量條件是織物樣品面積(5cm×5cm)，溫度差10℃，每cm2的力為6克。熱導(dǎo)率(上述式子的分母)變?yōu)闊釋?dǎo)率＝(W×D)/(A×溫度差)，這里W(瓦特);D(每平方cm150克力下的樣品厚度);A(面積＝25cm2);溫差＝10℃。
透氣性的測(cè)量方法按照1980年重新批準(zhǔn)的ASTM方法D737-75進(jìn)行。ASTM D737定義透氣性為在兩個(gè)織物表面間，固定壓差下(12.7mmHg)空氣流經(jīng)已知面積(7.0cm直徑)織物的速率。對(duì)于本應(yīng)用，測(cè)量透氣性是在樣品面積大約等于1平方碼或平方米的織物(標(biāo)準(zhǔn)化到1平方英尺)上進(jìn)行的。在試驗(yàn)前至少16小時(shí)，預(yù)調(diào)節(jié)織物到21±℃、相對(duì)濕度為65±2%。測(cè)量值表示為立方英尺每分鐘每平方英尺(cuft/min/sq.ft)。乘以0.508可以把立方英尺每分鐘每平方英尺轉(zhuǎn)化成立方厘米每秒每平方厘米。
本發(fā)明方法和產(chǎn)品的各種實(shí)施方案用下列實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，但并不受此限制，并概括在表格中;除非另有說(shuō)明，所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)以重量計(jì)。
實(shí)施例A.首先我們?cè)谶@里包括了用于實(shí)施例中的其它關(guān)鍵方法參數(shù)的概括，因?yàn)槲覀冋J(rèn)為它們對(duì)直接紡細(xì)旦數(shù)的紡絲取向的空心長(zhǎng)絲是重要的，特別是對(duì)于空心孔隙率至少約10%的長(zhǎng)絲。
紡細(xì)旦數(shù)空心長(zhǎng)絲紗，紡絲速度(Vs)的范圍在2172～2400mpm，得到的長(zhǎng)絲初紡旦數(shù)為1.4～0.55，可拉伸到參考伸長(zhǎng)率為30%，拉伸后旦數(shù)范圍在約0.75～約0.35，紡過(guò)的和已拉伸的長(zhǎng)絲的孔隙率都大于10%。我們使用標(biāo)稱LRV范圍在約20.5～21.5的2GT聚酯均聚物，如大多數(shù)紡織品應(yīng)用中典型地使用的，相應(yīng)的標(biāo)稱固有粘度(IV)為約0.645-0.655。利用LRV值范圍在13～23的聚合物可以成功地紡空心長(zhǎng)絲，但是由于實(shí)際的原因，我們用標(biāo)稱LRRV為21～21.5，零剪切熔點(diǎn)(Tm°)約254℃的2GT均聚物。紡聚酯聚合物的熔體溫度(Tp)范圍在288-294℃，假設(shè)熔融粘度和[LRV(Tm°/Tp)6]成比例。聚合物熔體擠壓經(jīng)過(guò)多部件噴絲頭(稱為“復(fù)合噴絲頭”)所述噴絲頭包括長(zhǎng)度為(L)和直徑為(D)的計(jì)量毛細(xì)管，對(duì)于給定的聚合物溫度(Tp)和物質(zhì)流速(即紡成的dpf和紡絲速度Vs的乘積)壓降和表示式[(L/D)n/D3]成比例;利用壓降得到均勻計(jì)量經(jīng)過(guò)逆噴孔的低物質(zhì)流速，所述孔用作聚合物的貯槽，使熔體喂入通向噴絲孔的毛細(xì)管(弧形狹孔寬(W)，高(H))，其進(jìn)口角度定義為角S和T的和(詳述見(jiàn)前面);每個(gè)弧形狹孔形成一個(gè)圓環(huán)，其外徑(OD)內(nèi)徑(ID＝OD-2W)，狹孔間有小縫(薄片)(見(jiàn)圖4A、5A和6A)。總擠壓面積(EA)用式子[(π/4)D2]表示，擠壓孔隙面積(EVA)用[(π/4)ID2]表示，所以(EVA/EA)比＝[(OD-2W)/OD]2。每個(gè)“狹孔”的熔融物流后聚結(jié)形成空心長(zhǎng)絲，在抽長(zhǎng)和驟冷過(guò)程中該絲的孔隙率減小至如上定義的孔隙率(VC)。
除非另有說(shuō)明，本發(fā)明紡空心長(zhǎng)絲方法的參數(shù)記載在專利申請(qǐng)WO92/13119中，即低于擠壓點(diǎn)的延遲套筒的長(zhǎng)度(LDQ)在約2cm和約12(dpf)1/2之間，收斂集束長(zhǎng)度(Lc)在約50cm和約[50+90(dpf)1/2]cm之間。本發(fā)明實(shí)施例中紡成的所有紗都用這些條件制備。另外，我們從專利申請(qǐng)中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選徑向驟冷以得到優(yōu)良的沿端長(zhǎng)絲均勻度，這時(shí)通過(guò)測(cè)量沿端旦數(shù)差距(DS)和拉伸張力變化(DTV)發(fā)現(xiàn)的，所以在實(shí)施例中用徑向驟冷紡優(yōu)選的空心長(zhǎng)絲。
一般，選擇延遲長(zhǎng)度(LDQ)、收斂長(zhǎng)度(Lc)和驟冷空氣流速(Qa)以優(yōu)化沿端的均勻度和利用聚合物溫度和驟冷空氣流速(Qa)使長(zhǎng)絲紗的斷裂強(qiáng)度(TB)達(dá)到最大(標(biāo)準(zhǔn)到20.8LRV和0%消光劑)。我們用聚合物的溫度一般超過(guò)聚合物熔體溫度Tm°(即對(duì)2GT聚酯均聚物289-294℃)約35～40度。如果需要，有時(shí)通過(guò)增加絲對(duì)絲的噴絲密度(No.絲/cm2)降低聚合物的溫度，因?yàn)樵诟邍娊z密度下，原有保留的熱量給降低聚合物擠壓溫度(Tp)提供了機(jī)會(huì)。對(duì)于紡大的絲支數(shù)的細(xì)空心長(zhǎng)絲紗，實(shí)施例1-9提供了方法參數(shù)的附加說(shuō)明。
噴絲頭一般相似于現(xiàn)有技術(shù)中記載的那些設(shè)計(jì)，如champaneria等人的U.S.3，745，061、Farley和Baker的Br.1，106，263、Hodge的U.S.3，924，988(圖1)，Most的U.S.4，444，710(圖3)和Br.838，141及1，106，263，這些專利更詳細(xì)地在圖4A、4B、5A、5B、6A和6B中說(shuō)明，除了弧形噴絲狹孔(高H和寬W)的尺寸、噴絲毛細(xì)管進(jìn)口角S和T、以及噴絲毛細(xì)管、逆噴孔和計(jì)量毛細(xì)管的壓降(△P)都要經(jīng)過(guò)仔細(xì)選擇，為的是紡出孔隙率大于10%的細(xì)空心長(zhǎng)絲(這些選擇標(biāo)準(zhǔn)未在現(xiàn)有技術(shù)中涉及)。
我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于紡細(xì)長(zhǎng)絲，尤其是要得到低旦數(shù)長(zhǎng)絲，孔隙率很大程度上取決于[(S/T)(H/W)]值。常規(guī)的噴絲孔(S/T)比約為1(即S＝T，且進(jìn)口角度是對(duì)稱的)，(H/W)比在約1～約1.4之間，得到[(S/T)(H/W)]值小于約1.5。在實(shí)施例1-9中，(S/T)比值從1變化至1.83，(H/W)比值從約1.3變化至5，得到[(S/T)(H/W)]值大于1.5，優(yōu)選大于2，特別是大于3。
我們還發(fā)現(xiàn)基于紡絲性能通過(guò)提高(EVA/EA)比值可增加孔隙率(VC)，選擇所述比值從約0.4～約0.8。實(shí)施例1-9中所有的產(chǎn)品都是用(EVA/EA)比值在上述范圍內(nèi)由噴絲頭紡出的。我們還發(fā)現(xiàn)提高已紡絲的dpf可增加孔隙率;但是所要求的dpf經(jīng)常由顧客根據(jù)他們的使用需要進(jìn)行選擇，所以這并不總是一個(gè)過(guò)程變量。我們還發(fā)現(xiàn)對(duì)于給定的dpf，通過(guò)選擇噴絲頭直徑使(EVA/dpf)比值在0.05～0.55范圍內(nèi)可以讓紡絲性能達(dá)到最佳，這限制為任何希望的長(zhǎng)絲dpf選擇噴絲頭設(shè)計(jì)。盡管我們能通過(guò)提高EVA增加孔隙率，但是EVA的提高影響(EVA/EA)比和(EVA/dpf)比。這兩個(gè)比值間的平衡主要基于紡絲性能，其次基于孔隙率。我們還觀察到孔隙率隨著紡絲速度(Vs)的增加而增加，并認(rèn)為這種結(jié)果是和隨著高紡絲應(yīng)力出現(xiàn)或增加的應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶(SIC)有關(guān)。我們認(rèn)為紡絲應(yīng)力大約隨式子(Vs2/dpf)增加而增加(其它過(guò)程變量都保持不變時(shí))，因此這或許和完全由應(yīng)力誘導(dǎo)結(jié)晶引起的孔隙率增加不一致(如果用式子(Vs2/dpf)描述)，因?yàn)橐呀?jīng)觀察到孔隙率隨著dpf的下降而減小。所以根據(jù)已經(jīng)說(shuō)明了的，我們認(rèn)為孔隙率和抽長(zhǎng)過(guò)程中絲條受到的功(不是應(yīng)力)有關(guān)。
B.我們根據(jù)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)孔隙率隨著抽長(zhǎng)紡絲延伸的表觀功(Wext)a的對(duì)數(shù)的增加而增加，所以利用此作為選擇(權(quán)衡)影響孔隙率的關(guān)鍵過(guò)程參數(shù)的一個(gè)基本原理。此表示式應(yīng)和已經(jīng)討論的所希望的項(xiàng)的范圍一起使用;所述項(xiàng)即(EVA/EA)、(EVA/dpf)、[(S/T)(H/W)]、LD[2～12(dpf)1/2]cm、LC[50～90(dpf)1/2]cm，并結(jié)合選擇聚合物類型、聚合物L(fēng)RV、聚合物Tm°和擠壓溫度Tp。
我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)孔隙率(VC)和抽長(zhǎng)過(guò)程中的“表觀延伸功”(Wext)a有關(guān)。我們已經(jīng)在前文給出的VC(%)的現(xiàn)象學(xué)表示式，所述VC是(Wext)a的函數(shù)，這還在上面提到的申請(qǐng)?zhí)?7/979，776中的實(shí)施例ⅩⅩⅤ里給出，此申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容在此引作參考。
根據(jù)W(ext)a的這種表示式，當(dāng)用由2mol%的亞乙基-5-M-硫代-間苯二甲酸酯改進(jìn)陽(yáng)離子染料可染性時(shí)從2GT均聚物(HO)的19.8LRV、254℃Tm°、290℃Tp改變到共聚物(CO)15.3LRV、254℃Tm°、Tp285℃，可以預(yù)料到孔隙率的損失。例如，當(dāng)其它所有過(guò)程參數(shù)保持不變，W(ext)a的“降低形式”表示為VC-比值VC(HO)/VO(CO)＝Log[LRV(Tm°/Tp)6]HO/Log[LRV(Tm°/Tp)6]CO，此表示式子得到的比值為1.26，和我們觀察到的VC比值范圍1.1～1.4較好地相比，其近似于標(biāo)稱平均值1.25。可以提高共聚酯較低的孔隙率，以與均聚物的孔隙率相匹配，所述提高通過(guò)提高共聚物方法的紡絲速度1.35倍，通過(guò)增加噴絲孔的尺寸[(H/W)(S/T)]1.26倍，或者通過(guò)提高EVA3.3倍來(lái)實(shí)現(xiàn);在各種情況中其它所有過(guò)程參數(shù)保持不變。因?yàn)檩^差的紡絲性能通過(guò)提高EVA如3.3倍而匹配均聚物絲的VC可能不是可行的;但是，結(jié)合提高紡絲速度(Vs)，毛細(xì)管尺寸(H/W)(S/T)和EVA使W(ext)a的對(duì)數(shù)值凈提高1.26倍通常是可行的，且不降低性能。W(ext)a的表示式提供了選擇方法條件中的起始點(diǎn)，目的是得到所需孔隙率和dpf的空心長(zhǎng)絲。
C.對(duì)于給定長(zhǎng)絲的dpf、聚合物L(fēng)RV和聚合物類型通過(guò)上述方法得到所需孔隙率后，我們發(fā)現(xiàn)具有所需拉伸性能的新穎的空心長(zhǎng)絲可以通過(guò)選擇方法條件得到，所得空心長(zhǎng)絲收縮率(S)使表示式(1-S/Sm)值至少約0.4，這里Sm＝[(550-EB)/6.5]。這些半結(jié)晶部分取向的空心長(zhǎng)絲具有伸長(zhǎng)率EB為約15-40%的被拉伸毛細(xì)管且無(wú)孔隙率的損失，這用圖2A中線4下的面積表示。我們還觀察到這些結(jié)晶的、(1-S/Sm)值至少約0.85(圖2A中線1下的面積)的長(zhǎng)絲可以在不損失孔隙率的情況下被拉伸(實(shí)際上根據(jù)拉伸條件孔隙率可能提高，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)這樣的結(jié)晶POY長(zhǎng)絲可均勻地部分冷或熱拉伸，并且沒(méi)有象記載在Knox和Noe的U.S.5，066，477中的聚酯POY頸拉伸的“厚-薄”特點(diǎn)。
這些低收縮率的未拉伸結(jié)晶空心聚酯長(zhǎng)絲可以用作與尼龍POY長(zhǎng)絲的相伴的喂入絲，如在上面提到的申請(qǐng)07/979，776的實(shí)施例ⅩⅩⅥ中所公開(kāi)的。
D.混合復(fù)絲含有至少兩種組成部分，其中至少一種組成部分包括孔隙率至少為10%(體積)的空心長(zhǎng)絲，其它長(zhǎng)絲組成部分是具有相同或不同旦數(shù)的空心或?qū)嵭木埘ラL(zhǎng)絲，在采取交織和卷繞混合復(fù)絲前優(yōu)選通過(guò)紡不同的絲束和多根合并這些絲束來(lái)制造該混合復(fù)絲。為了提供不同旦數(shù)的空心長(zhǎng)絲(情況I)，不同旦數(shù)的絲束可由單獨(dú)計(jì)量的物流(在相同的紡絲頭組合件內(nèi)或來(lái)自不同的紡絲頭組合件)紡制，其中旦數(shù)隨計(jì)量的物質(zhì)流速成直線變化。
為了由相同的計(jì)量物流得到混合旦數(shù)的長(zhǎng)絲(情況2)，已知(△P)1＝(△P)2，即在平衡擠壓時(shí)聚合物物流1(低dpf)的壓降必須等于聚合物物流2(高dpf)的壓降。對(duì)于相同的聚合物和聚合物的Tp，這一關(guān)系可表示為[(dpf)(L/D)n/D3]1＝[(dpf)(L/D)n/D3]2，這里L(fēng)和D取自計(jì)量毛細(xì)管的長(zhǎng)度和直徑，“n”值約為1.1，但是優(yōu)選由下經(jīng)驗(yàn)式確定。
n＝Log｛[(dpf)/D3)1/(dpf)/D3)2]｝/Log｛L2D1/L1D2)｝。
“n”值約為1是假設(shè)逆噴孔、進(jìn)口角度和毛細(xì)管噴絲孔對(duì)壓降無(wú)顯著影響。但是，對(duì)于復(fù)合噴絲頭(即包括計(jì)量毛細(xì)管、逆噴孔、高H和寬W的弧形毛細(xì)管噴絲孔和進(jìn)口角度S和T)，上述經(jīng)驗(yàn)確定的“n”值為選擇不同計(jì)量毛細(xì)管的噴絲頭以得到所希望的高和低絲旦數(shù)提供了更實(shí)際的起始點(diǎn)。
利用相同的計(jì)量毛細(xì)管并調(diào)節(jié)噴絲孔毛細(xì)管的H/W比也可以得到不同的dpf。這樣做較昂貴，所以一般不是優(yōu)選的方法。如果長(zhǎng)絲截面也不同(如空心長(zhǎng)絲和實(shí)心長(zhǎng)絲)，那么“n”值對(duì)于形成空心長(zhǎng)絲的復(fù)合噴絲頭比形成實(shí)心長(zhǎng)絲的復(fù)合噴絲頭(“n”值約為1.1)將有明顯的不同。在這種情況下，利用試驗(yàn)噴絲頭可以測(cè)定空心復(fù)合噴絲頭的“n”值，所述試驗(yàn)噴絲頭包括已知的與用于形成空心長(zhǎng)絲的復(fù)合噴絲頭的計(jì)量毛細(xì)管有相同尺寸(L×D)的圓形毛細(xì)管，使圓形毛細(xì)管的“n”值等于1-1.1，解出上述所用的復(fù)合毛細(xì)管“n”的表示式。對(duì)于具有不同噴絲毛細(xì)管尺寸(H/W)范圍的復(fù)合毛細(xì)管，已知其“n”值后，允許選擇計(jì)量毛細(xì)管尺寸以得到混合旦數(shù)長(zhǎng)絲的絲束。
例如，本方法的基本原理用于紡制混合-dpf100-復(fù)絲時(shí)，所述絲的平均復(fù)絲dpf為1(即｛50(dpf)1+50(dpf)2｝/100]，孔隙率15%，紡絲速度在2700ypm(2468mpm)，用的是有50個(gè)毛細(xì)管噴絲孔的噴絲頭，所述噴絲頭特點(diǎn)是S/T值為1.83，H/W值為1.4，計(jì)量毛細(xì)管的XD為15×44mil(0.381×1.176mm)，50個(gè)噴絲頭噴絲孔具有計(jì)量毛細(xì)管LXD為9×36mil(0.229×0.9144mm)，根據(jù)計(jì)量毛細(xì)管的尺寸期望的dpf比值[(dpf)2/(dpf)1]為“9.4”，但dpf實(shí)驗(yàn)比值為“6”，這得到指數(shù)“n”為3.8。對(duì)于復(fù)合噴絲頭噴絲孔(如包括分段的狹孔、有計(jì)量毛細(xì)管的不對(duì)稱逆噴孔)，這說(shuō)明計(jì)量毛細(xì)管的簡(jiǎn)單比值(L/D4-值)并不夠用。
E.在這樣的混合復(fù)絲中根據(jù)紡絲速度、聚合物類型和聚合物L(fēng)RV，其中至少一種組成部分包括旦數(shù)小于1dpf的空心長(zhǎng)絲，混合復(fù)絲的長(zhǎng)絲組成部分也可以收縮率(S)不同。如果希望降低縮率差，那么高dpf空心長(zhǎng)絲(典型地高縮率長(zhǎng)絲組分部分)的收縮率可以通過(guò)提高噴絲頭噴絲孔的EVA/dpf比值來(lái)降低。但是，如果所有其它方法參數(shù)保持不變，由于EVA/dpf比值提高，一般紡絲性能也下降了。一般，在高EVA/dpf值下，提高聚合物溫度或降低紡絲速度可能會(huì)提高紡絲性能，但是，此方法變化將導(dǎo)致兩種組成部分長(zhǎng)絲收縮率的提高以及空心長(zhǎng)絲孔隙率的下降。要獲得希望量的混合縮率、平均紗線孔隙率、平均紗線dpf和紡絲性能，要求仔細(xì)地選擇方法參數(shù)。
F.包括兩個(gè)或多個(gè)長(zhǎng)絲束的低縮率復(fù)絲也可以賦有不同的收縮率，這是通過(guò)下述方法實(shí)現(xiàn)的拉伸一條絲束，拉伸溫度TD在大約聚合物Tg(對(duì)于2G-T為65-67℃)和大約大規(guī)模結(jié)晶開(kāi)始的Tc°(120-130℃)之間，所述拉伸目的是得到高收縮率(S)的拉伸長(zhǎng)絲;拉伸另一條絲束，拉伸溫度大于Tc°，以得到低收縮率的長(zhǎng)絲;拉伸后，把不同收縮率的絲束進(jìn)行多根合并，得到所需的混合收縮率的紗線。
另一種制造混合縮率紗線的途徑是在TD溫度在Tg和Tc°之間時(shí)共拉伸含有熱穩(wěn)定性不同的絲(如具有相同dpf的空心和實(shí)心長(zhǎng)絲或不同dpf的空心長(zhǎng)絲)的混合復(fù)絲。一般，與實(shí)心長(zhǎng)絲具有相同dpf的空心長(zhǎng)絲和較低dpf的空心長(zhǎng)絲與實(shí)心長(zhǎng)絲和較高dpf的空心長(zhǎng)絲相比對(duì)該拉伸方法較不敏感。這種拉伸步驟可以分裂法完成，例如拉伸一整經(jīng)或拉伸噴氣變形，其中不進(jìn)行后熱處理;或者拉伸步驟可以與這些拉伸喂入混合絲束的紡絲過(guò)程相結(jié)合。
實(shí)施例1-4在實(shí)施例1-4中，100條空心長(zhǎng)絲紗進(jìn)行熔體紡絲，2G-T均聚物的(標(biāo)稱)LRV為21.2，玻璃化溫度(Tg)為40～80℃，零剪切熔點(diǎn)(TM°)為254℃，含有0.035%TiO2消光劑，聚合物的溫度(Tp)由block的值確定，如下經(jīng)過(guò)噴絲頭，然后徑向驟冷，短延遲套筒的長(zhǎng)度(LDQ)約2-3cm，用計(jì)量尖端給油導(dǎo)紗器在距離(LC)約109cm處收斂，交織和卷繞，在所述的紡絲速度(Vs)下退繞，隨后拉伸，對(duì)于初紡紗線dpf范圍為0.55-1.4的其余過(guò)程和產(chǎn)品數(shù)據(jù)分別概括在表1～Ⅳ中，包括紡過(guò)的和拉伸后的dpf。
在實(shí)施例1中，噴絲頭安置成5圈排列(參見(jiàn)圖7c)，每個(gè)噴絲頭的描述和說(shuō)明見(jiàn)圖4A和4B，毛細(xì)管長(zhǎng)(H)約2.5密耳(64微米)，S+T值為42.5度，S/T比為1.83，OD為24密耳(0.610mm)，ID為19密耳(0.483mm)，得出EVA為0.183mm2，EV為0.292mm2在實(shí)施例2中，利用一個(gè)5圈排列噴絲頭，所述噴絲頭的逆噴孔的S/T比為1.83，如實(shí)施例1;不同的是OD提高到29.5密耳(0.749mm)，ID升高到24.5密耳(0.622mm)，得出EVA(擠壓孔隙面積)為0.304mm2，EVA/(dpf)a比值為0.22～0.55，EVA/EA比值為0.71。
在實(shí)施例3中，噴絲頭如實(shí)施例1，不同的是100條毛細(xì)管安置成2圈排列(見(jiàn)圖7A)，而實(shí)施例1是成5圈排列。
實(shí)施例4利用和實(shí)施例1描述相似的噴絲頭，不同的是逆噴孔進(jìn)口角度S/T比從1.83下降到1.17，總進(jìn)口角度(S+T)從42.5升高到51度。
通常，顯示的結(jié)果已經(jīng)討論過(guò)了，包括對(duì)孔隙率(VC)的影響，例如，對(duì)于給定S/T比值為1.83，由2圈排列得到的百分孔隙率(實(shí)施例3)比5圈排列的(實(shí)施例1)要高，這說(shuō)明在5圈排列中新擠出的長(zhǎng)絲的平均周圍溫度比2圈排列的保持較熱較長(zhǎng)。比較實(shí)施例2和1說(shuō)明，提高EVA增加了百分孔隙率，但是沿端均勻性有點(diǎn)破壞。提高S/T比值在某種程度上增加了沿端均勻性。
所得“開(kāi)環(huán)”百分?jǐn)?shù)是由實(shí)施例1～4編號(hào)27～33的紗線測(cè)定的，并列于表A中
表A紗線編號(hào) 紡成的DPF 例1 例2 例3 例427 1.18 3 2 2 028 1.00 8 3 2 329 0.91 1 2 26 230 0.82 7 3 55 131 0.73 26 3 73 732 0.64 50 3 - 2633 0.55 60 - - 36隨著單絲旦數(shù)的降低、%開(kāi)環(huán)數(shù)一般趨向增加。排列設(shè)計(jì)對(duì)開(kāi)環(huán)%有顯著影響。排列設(shè)計(jì)最好每排(毛細(xì)管圈)相互稍微交錯(cuò)，使徑向?qū)蚩諝馔鹊伢E冷全部長(zhǎng)絲，目的是盡可能地使內(nèi)排均勻地驟冷而不像外排那樣受擾動(dòng)。
實(shí)施例5-9在實(shí)施例5-9中，利用5圈排列的100孔噴絲頭(圖7c)由(標(biāo)稱)LRV為21.5的2G-T均聚物紡制0.6～1.2dpf的空心長(zhǎng)絲，數(shù)據(jù)分別概括在表Ⅴ～Ⅸ中，而且條件基本相同。
在實(shí)施例5和6中，噴絲頭的毛細(xì)管深(H)約為10密耳(0.25mm)，OD為18密耳(0.709mm)，ID為14密耳(0.551mm);實(shí)施例5的毛細(xì)管有一種4弧段噴絲孔(圖4B)，弧段間的薄片(F)為1.5密耳(38微米);實(shí)施例6的毛細(xì)管有2個(gè)半圓弧形段(圖6B)，薄片(F)為2.5密耳(64微米)。對(duì)于實(shí)施例7，利用如實(shí)施例5的4弧段噴絲孔，但OD和ID分別增加到24和20密耳(0.610和0.508mm)，薄片(F)為2.5密耳(64微米)。對(duì)于實(shí)施例8，噴絲頭排列和OD如實(shí)施例7，但I(xiàn)D從20(0.508mm)下降到19密耳(0.483mm)，這減小了EVA以及噴絲孔毛細(xì)管長(zhǎng)(L)與狹縫寬(W)的比值(如圖4A)。
對(duì)于實(shí)施例9，和用于實(shí)施例5～8中的10密耳(0.25mm)不同，其噴絲頭毛細(xì)管深(H)僅為4密耳(0.1mm);使用4-弧段噴絲孔(如圖4B)，OD為29.5密耳(0.75mm)，ID為24.5密耳(0.62mm)，薄片為3.5密耳(89微米)。表Ⅸ給出的數(shù)據(jù)是4個(gè)結(jié)果的平均值。
比較表Ⅴ和Ⅵ說(shuō)明，2-弧段噴絲孔提供了比4-弧段噴絲孔更高的孔隙率。比較表Ⅶ～Ⅴ證明提高EVA增加孔隙率并減少收縮率。這里提供的一種方法是利用不同EVA的噴絲頭得到混合收縮率的空心復(fù)絲束。比較表Ⅶ和Ⅷ說(shuō)明，可能通過(guò)提高擠出物膨脹而增加H/W比值，提高孔隙率。
實(shí)施例10在實(shí)施例10中，由實(shí)施例6(2-弧段)和實(shí)施例9(4-弧段)的噴絲頭紡的紗線進(jìn)行拉伸假捻變形，其中孔隙癟縮得到無(wú)規(guī)的皺形的長(zhǎng)絲，即很像細(xì)棉纖維。這些數(shù)據(jù)概括在表Ⅹ中，其中那些根據(jù)實(shí)施例6紡成的喂入紗表示為“X68-S”，那些根據(jù)實(shí)施例9紡成的紗表示為“NE-A”。
實(shí)施例11在實(shí)施例11中，制備100條平均旦數(shù)為1dpf、15%孔隙率的混合旦數(shù)復(fù)絲的方法是在2700ypm(2468mpm)下熔融紡絲，噴絲頭有100條噴絲孔毛細(xì)管，OD為40密耳(1.016mm)、ID為34.4密耳(0.874mm)、S+T為42.5度、S/T為1.83、H/W為1.4，通過(guò)提供具有9×36密耳(0.229×0.914mm)計(jì)量毛細(xì)管的50條噴絲孔毛細(xì)管和有15×44密耳(0.381×0.176mm)計(jì)量毛細(xì)管的另外50條噴絲孔毛細(xì)管得到不同的dpf。這得到的dpf比約為6，而預(yù)期的dpf比值是9.4(這說(shuō)明僅使用計(jì)量毛細(xì)管(L/D4)比值預(yù)計(jì)由復(fù)合噴絲頭結(jié)構(gòu)和在低的毛細(xì)管物質(zhì)流速下紡的dpf比值具有局限性)。
實(shí)施例12在實(shí)施例12中，制造混合旦數(shù)空心長(zhǎng)絲的方法是選擇不同L/D4值的計(jì)量毛細(xì)管以得到共紡高(H)、低(L)的旦絲。所有噴絲孔毛細(xì)管的特征是OD為29.5密耳(0.749mm)、ID為24.5密耳(0.622mm)、噴絲孔毛細(xì)管H/W比值為1.4、S/T比值為1.83、S+T為42.5度。對(duì)于計(jì)量毛細(xì)管，利用不同的L/D4值得到不同的dpf。對(duì)于高(H)dpf長(zhǎng)絲的計(jì)量毛細(xì)管是20×75密耳(0.508×1.905mm)(假設(shè)L/D4比值為28.6mm-3);低(L)dpf長(zhǎng)絲的計(jì)量毛細(xì)管是15×72密耳(0.381×1.829mm)(假設(shè)L/D4為8.7mm-3，(L/D4)H/(L/D4)L為3.3，這和每條絲旦數(shù)的比值(dpf)H/(dpf)L相似。
制造混合旦數(shù)的紗線的方法是在285℃下由標(biāo)稱的21LRV聚合物紡50條長(zhǎng)絲;用1.25英寸(3.17cm)延遲的徑向驟冷使長(zhǎng)絲驟冷;利用計(jì)量的尖端給油裝置在距離約110cm處使長(zhǎng)絲會(huì)聚;在紡絲速度2800ypm(2560mpm)下使紡過(guò)的長(zhǎng)絲退繞。
混合旦數(shù)的紗線平均dpf為2.36，T7為0.56，伸長(zhǎng)率為142%(相應(yīng)Sm值為74%)，收縮率S為42.7%，(1-S/Sm)值為約0.42，強(qiáng)度為2.5g/d。對(duì)于包括50條長(zhǎng)絲的紗束的dpf長(zhǎng)絲測(cè)得平均孔隙率為13%。
按照本發(fā)明記載的方法拉伸這些混合旦數(shù)的長(zhǎng)絲，提供了一種得到混合收縮率的空心復(fù)絲的簡(jiǎn)單途徑。
實(shí)施例13在實(shí)施例13中，空心復(fù)絲2GT均聚物(HO)LRV為19.8、2GT共聚物(CO，為陽(yáng)離子染料可染性，用2mol%亞乙基-5-鈉-硫代-間苯二甲酸酯改良)LRV為15.3，紡絲條件是聚合物熔融溫度(Tp)約290-293℃，利用與圖5A中所示相似的15×72密耳(0.381×1.829mm)計(jì)量毛細(xì)管和噴絲孔毛細(xì)管，總逆噴孔進(jìn)口角度為60度(S＝T)，擠壓孔隙面積(EVA)為1.37mm2，小數(shù)形式的EVA為0.75，狹縫寬(W)為4密耳(0.1016mm);利用2.5cm延遲管保護(hù)剛擠壓出的空心長(zhǎng)絲，使之與冷空氣隔開(kāi)，借助于徑向?qū)虻目諝饬黧E冷，并借助于計(jì)量尖端導(dǎo)紗給油裝置在距噴絲頭約100～115cm處會(huì)聚成多絲束，在紡絲速度(Vs)為2286～4663m/min(2500～5000ypm)時(shí)退繞，交織并卷繞成卷裝的形式。我們發(fā)現(xiàn)孔隙率(VC)隨著紡絲速度的增加而增加，其大約和紡過(guò)的復(fù)絲的(1-S/Sm)增加相一致。特點(diǎn)是伸長(zhǎng)度(EB)范圍在約40～約120%、(1-S/Sm)值大于約0.4(如S值小于約50%)的未拉伸復(fù)絲可以在無(wú)明顯孔隙率損失情況下被拉伸。相反，EB和(1-S/Sm)值在優(yōu)選范圍外的空心長(zhǎng)絲只會(huì)在某些情況下無(wú)損孔隙率而被拉伸，發(fā)現(xiàn)選擇拉伸和后熱處理?xiàng)l件比本發(fā)明的長(zhǎng)絲采用的條件明顯地更加苛刻。我們還觀察到過(guò)分拉伸本發(fā)明的長(zhǎng)絲，至如伸長(zhǎng)率(EB)小于約15%，降低了孔隙率。優(yōu)選拉伸過(guò)的空心長(zhǎng)絲的伸長(zhǎng)率在約15%～40%。
在單獨(dú)試驗(yàn)中，邊寬不變時(shí)，擠壓孔隙面積(EVA)隨著噴絲孔毛細(xì)管OD的提高而變化，發(fā)現(xiàn)百分孔隙率隨著EVA的增加而增加;但是，由于單絲旦數(shù)下降了，所以我們優(yōu)選較低EVA的噴絲頭，以得到類似的紡絲性能，如類似的[EVA/(dpf)a]。在類似的[EVA/(dpf)a]值時(shí)，為了使較低旦數(shù)長(zhǎng)絲的孔隙率和高旦數(shù)長(zhǎng)絲的相同，我們發(fā)現(xiàn)需要提高聚合物L(fēng)RV和/或紡絲速度。我們發(fā)現(xiàn)具有短延遲的徑向驟冷比錯(cuò)流驟冷提供了更高的孔隙率，但是相信可以優(yōu)化錯(cuò)流驟冷以得到與徑向驟冷相似的結(jié)果。
實(shí)施例14在實(shí)施例14中，同心孔隙率約16-17%的標(biāo)稱的43旦數(shù)50長(zhǎng)絲紗是在3500ypm(3.2km/min)和4500ypm(4.12km/min)下紡成的。利用具有基本如前述的15×72密耳(0.381×1.829mm)計(jì)量毛細(xì)管的分裂開(kāi)的毛細(xì)管噴絲孔，在290℃下，通過(guò)后聚結(jié)標(biāo)稱21.2LRV聚合物形成空心長(zhǎng)絲。調(diào)整進(jìn)口毛細(xì)管(逆噴孔)至分裂開(kāi)的噴絲孔的幾何形狀，以優(yōu)化擠出物膨脹和使空心熔紡紗絲的過(guò)早癟縮減至最小。調(diào)節(jié)由分裂開(kāi)的噴絲孔構(gòu)成的圓形截面的內(nèi)徑和外徑比，以得到百分孔隙率大于約10%，優(yōu)選大于約15%。發(fā)現(xiàn)孔隙率隨下列值的提高而提高擠壓孔隙面積EVA、物質(zhì)流速、零剪切聚合物熔融粘度(即和[LRV(TM°/Tp)6]成比例)，退繞速度(Vs);選擇以上方法參數(shù)，以得到孔隙率(VC)至少約10%，優(yōu)選至少約15%。例如用裝有短延遲套筒的徑向驟冷裝置驟冷細(xì)空心長(zhǎng)絲，如在(專利)申請(qǐng)08/015，733的實(shí)施例ⅩⅥ中所述，不同的是空氣流速降到約16m/min，和在距離小于約140cm處通過(guò)計(jì)量的尖端給油裝置收斂集束。以3.2km/min紡得的紗的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和模數(shù)分別約為3gpd/90%/45gpd，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)約為0.88g/d。以4.115km/min紡成的紗的強(qiáng)度/伸長(zhǎng)率/模數(shù)分別約為2.65gpd/46%/64gpd，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)約為1.5g/d。以3.2和4.12km/min紡成的紗的精練收縮率(S)在約3-5%間。
如上所述，低收縮率的未拉伸空心聚酯長(zhǎng)絲可和聚酰胺長(zhǎng)絲多根合并，混合的絲束可被冷或熱拉伸，可部分拉伸到伸長(zhǎng)率(EB)大于30%，以得到均勻拉伸的低收縮率聚酯長(zhǎng)絲，如Knox和Noe所述的，從而得到了共拉伸聚酰胺/聚酯的未拉伸空心長(zhǎng)絲的性能。對(duì)于含有尼龍長(zhǎng)絲的紗線，優(yōu)選的拉伸/熱定形條件記載在Boles等人的U.S.5，219，503中。優(yōu)選的聚酰胺長(zhǎng)絲記載在Knox等人的U.S.5，137，666中。
本發(fā)明未拉伸的空心長(zhǎng)絲，例如在前面的實(shí)施例中所述的，在交織和卷繞前，可以一種偶合的方法被拉伸，拉伸方法如同時(shí)申請(qǐng)的DP-4040-H的實(shí)施例ⅩⅩ中所述。
由本發(fā)明空心長(zhǎng)絲形成的織物是具有較大絕緣性能的輕量織物，這通過(guò)測(cè)量每單位織物密度具有較高CLO-值(重量/厚度)而定，對(duì)于用“實(shí)心”小旦數(shù)長(zhǎng)絲的相同織物重量如該專利申請(qǐng)所述的那些，本發(fā)明織物的“質(zhì)地”和“懸垂性”都得到了改進(jìn)。對(duì)于考慮一般是重要的特性，在選擇用于織物的空心長(zhǎng)絲的直徑時(shí)，可以參考上述申請(qǐng)07/979，77的實(shí)施例ⅩⅩⅣ和其中的圖12、13以及相關(guān)的描述。
為討論具有細(xì)長(zhǎng)絲的聚酯混合紗線還可以參考上述的相關(guān)申請(qǐng)07/925，041和07/926，538(1992年8月5日申請(qǐng))，在此討論的混合復(fù)絲部分適用于那里描述的混合紗線的概念。







權(quán)利要求
1.一種用于制備空心、帶有1條或多條縱向孔隙、孔隙率(VC)至少約10%細(xì)的聚酯連續(xù)長(zhǎng)絲的紗束的取向紡絲方法，其中所述的空心長(zhǎng)絲通過(guò)熔體紡絲制成，步驟如下(ⅰ)熔化LRV約13～約23、零剪切熔點(diǎn)(TM°)為約240～265C，玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為約40C～約80C的聚酯聚合物；(ⅱ)擠壓所述熔體，使其通過(guò)多個(gè)斷開(kāi)的毛細(xì)管，毛細(xì)管設(shè)計(jì)成擠壓孔隙面積(EVA)為約0.025mm2～0.45mm2，以使EVA與總擠壓面積(EA)的面積比值為約0.4～約0.8，這樣；EVA與初紡長(zhǎng)絲旦數(shù)(dpf)8的比值為約0.05～約0.55；后聚結(jié)所得到的多條聚酯熔體物流，制成均勻的空心長(zhǎng)絲；(ⅲ)用長(zhǎng)度(LDQ)為約2cm～約12(dpf)1/2cm的保護(hù)延遲套筒使空心長(zhǎng)絲驟冷；(ⅳ)在長(zhǎng)度(Lc)為約50cm～約[50+90(dpf)1/2]cm處把驟冷后的空心長(zhǎng)絲集束成復(fù)絲束，同時(shí)進(jìn)行紡絲整理；(ⅴ)以約2～5km/min的紡絲速度退繞復(fù)絲束；這些操作條件的選擇使得初紡紗束具有以下性質(zhì)剩余伸長(zhǎng)率約40%～160%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為約0.5～1.75g/d，校準(zhǔn)至20.8LRV的斷裂強(qiáng)度(TB)為至少5g/d，(1-S/Sm)值至少0.1，其中S是精煉收縮率，而Sm為最大潛在收縮率，以及在高于聚合物玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)約5～約30C的峰值收縮張力溫度T(STmax)下最大的收縮張力(STmax)為小于0.2g/d。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中參數(shù)長(zhǎng)絲dpf、聚合物L(fēng)RV、聚合物零剪切熔點(diǎn)(TM°)、聚合物紡絲溫度(Tp)、毛細(xì)管EVA和退繞速度(Vs)經(jīng)過(guò)選擇使得初紡紗具以下特征剩余伸長(zhǎng)率為約90%～約120%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為約0.5～1g/d，這樣，20%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T20)至少與T7一樣高，(1-S/Sm)值至少為約0.25，故所述的初紡紗特別適合作拉伸喂入紗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中所得到的初紡紗經(jīng)拉伸和熱定形制成性質(zhì)如下的均勻拉伸紗剩余伸長(zhǎng)率為約15%～約40%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)強(qiáng)度(T7)為至少約1g/d，(1-S/Sm)值至少為約0.85。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)的方法，其中，在介于玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)和聚合物開(kāi)始結(jié)晶溫度(To°)之間的溫度下拉伸所得到的初紡紗，且不進(jìn)行熱定形得到均勻的拉伸紗，性質(zhì)如下剩余伸長(zhǎng)率(EB)為約15%～約40%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為至少約1g/d，(1-S/Sm)值為約0.5～約0.85。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，參數(shù)絲dpf、聚合物L(fēng)RV、聚合物零剪切熔點(diǎn)(TM°)。聚合物紡絲溫度(Tp)、毛細(xì)管EVA和退繞速度(Vs)經(jīng)過(guò)選擇使得初紡紗具有以下特征剩余伸長(zhǎng)率為約40%～約90%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為約1～約1.75g/d，(1-S/Sm)值至少為約0.85，這樣所述的初紡紗可以用作直接使用的紡織紗或拉伸喂入紗。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，一種或多種剩余伸長(zhǎng)率為約15%～55%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為至少約1g/d，(1-S/Sm)值至少為約0.85的均勻拉伸聚酯連續(xù)空心絲紗是經(jīng)過(guò)冷或熱拉伸所述的初紡紗，進(jìn)行或不進(jìn)行后熱處理，在經(jīng)過(guò)選擇以使所述拉伸過(guò)程中長(zhǎng)絲中基本上沒(méi)有孔隙率(VC)損失的條件下制造出來(lái)的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的方法，其中，參數(shù)經(jīng)選擇使得所述初紡紗(UD)的特征為能夠被拉伸成(VC)D/(VC)UD值(拉伸/未拉伸絲孔隙率比)至少約為1的細(xì)旦數(shù)拉伸(D)長(zhǎng)絲。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的方法，其中，對(duì)下列參數(shù)長(zhǎng)絲dpf、聚合物L(fēng)RV、聚合物零剪切熔點(diǎn)(TM°)、聚合物紡絲溫度(Tp)、毛細(xì)管EVA和退繞速度(Vs)進(jìn)行選擇，使得下述關(guān)于表觀拉伸功(Wext)a的表達(dá)式的值至少為10，該表達(dá)式為｛k[LRV(TM°/Tp)6][Vs2dpf][(EVA)1/2｝n，其中，k的值約為10-7，指數(shù)n定義為比值的乘積[(S/T)(H/W)]，其中S和T分別為內(nèi)側(cè)和外側(cè)毛細(xì)管入口角度;H和W分別是噴絲孔毛細(xì)管的深度和寬度，并且，由所述方法得到的長(zhǎng)絲空隙含量(Vc)至少為約10%，且至少為約KpLog10{k[LRV(TM°/Tp)6][Vs2dpf][(EVA1/2}n其中Kp是一個(gè)所選聚合物的特征物質(zhì)常數(shù)，對(duì)基于聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)的聚合物來(lái)說(shuō)，其值為約10。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任意一項(xiàng)的方法，其中，對(duì)至少兩種類型的長(zhǎng)絲共紡，其中至少一種長(zhǎng)絲類型的收縮率S使(1-S/Sm)值大于0.85而至少另一種長(zhǎng)絲類型的收縮率S使(1-S/Sm)值在0.5～0.85范圍，從而得到混合長(zhǎng)絲紗。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在介于聚合物玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和聚合物開(kāi)始大量結(jié)晶的溫度(Tc°)之間的溫度下把所得到的初紡混合絲紗拉伸到剩余伸長(zhǎng)率(EB)為約15%～約40%，不經(jīng)熱變形，得到由兩種或多種不同類型的長(zhǎng)絲組成的混合收縮率拉伸絲紗，其中至少一種這種絲類型具高收縮率S使(1-S/Sm)值為至少約0.85而至少另一種此種絲類型具有低收縮率S使(1-S/Sm)值在0.5～0.85之間，這樣，此種多類型紗的收縮率存在至少5%的差值，而且所述的絲紗具有的最大收縮張力(STmax)使得高收縮和低收縮絲類型在收縮上的不同與絲紗最大收縮張力(STmax)的乘積為至少約1.5(g/d)%，其中所述的拉伸絲紗的斷裂強(qiáng)度(TB)為至少5g/d，7%伸長(zhǎng)率的強(qiáng)度(T7)為至少約1g/d。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和10的方法，其中所得的混合收縮率拉伸絲紗經(jīng)熱松弛得到膨體紗。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求的任意一項(xiàng)的方法，其中，用包括變形工藝的拉伸過(guò)程把初紡紗拉伸成膨體拉伸紗。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，用包括假捻變形工藝的拉伸過(guò)程將初紡紗拉伸、拉伸溫度為介于聚合物最大速度結(jié)晶的溫度(Tc，max)和低于開(kāi)始熔化溫度(Tm′)20C之間的溫度，其中Tc，max用
來(lái)定義而Tm′用普通的DSC在加熱速度為20C/min下測(cè)量得到，其中，長(zhǎng)絲孔隙在所述變形過(guò)程中部分或全部癟縮，從而制得不同形狀的長(zhǎng)絲截面。
14.根據(jù)權(quán)利要求9或10的方法，包括噴氣變形步驟，不經(jīng)后熱處理，得到一種能夠通過(guò)熱松弛過(guò)程增長(zhǎng)附加膨脹的膨體紗。
15.一種取向紡絲聚酯連續(xù)空心長(zhǎng)絲紗，其中所述的聚酯的LRV介于約13和23之間，零剪切熔點(diǎn)(TM°)為約240～265C，玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為約40C～80C，所述的空心長(zhǎng)絲的旦數(shù)為約1或更小，帶有一條或多條縱向孔隙，孔隙率(VC)占長(zhǎng)絲總體積的至少約10%，其中所述的長(zhǎng)絲紗的特征為，剩余伸長(zhǎng)率為約40%～約160%。7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為約0.5～1.75g/d，斷裂強(qiáng)度(TB)n校準(zhǔn)至20.8LRV為至少約5g/d，(1-S/Sm)值至少為0.1，其中S是精煉收縮率，而Sm為最大潛在收縮率，最大收縮張力溫度T(STmax)高于聚合物玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg約5～約30C。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的長(zhǎng)絲紗，其中所述的長(zhǎng)絲紗的特征為剩余伸長(zhǎng)率為約90%～約120%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為約0.5～約1g/d，(1-S/Sm)值至少為約0.25。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的長(zhǎng)絲紗，特征在于剩余伸長(zhǎng)率為約40%～約90%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為約1～約1.75g/d，(1-S/Sm)值為至少約0.85。
18.一種拉伸聚酯連續(xù)空心長(zhǎng)絲紗，其中所述的聚酯的LRV介于約13和23，零剪切熔點(diǎn)(TM°)為約240～265C，玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為約40C～80C，所述的空心長(zhǎng)絲的旦數(shù)為約1或更小，并帶一條或多條縱向孔隙，孔隙率(VC)占長(zhǎng)絲總體積的至少約10%，所述長(zhǎng)絲紗的特征在于剩余伸長(zhǎng)率(EB)為約15-40%，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)至少為約1g/d，用20.8聚合物L(fēng)RV校準(zhǔn)的斷裂強(qiáng)度為至少約5g/d，后屈服模量(Mpy)為約5～25g/d，(1-S/Sm)至少為約0.85，其中S是精煉收縮率，Sm為最大潛在收縮率。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的拉伸聚酯連續(xù)空心長(zhǎng)絲紗，其中所述的長(zhǎng)絲紗的特征在于，校準(zhǔn)至1旦的相對(duì)分散染料色率(RDDR)為至少約0.1。
20.如下制備的高收縮聚酯連續(xù)長(zhǎng)絲紗，把根據(jù)權(quán)利要求16的長(zhǎng)絲拉伸至剩余伸長(zhǎng)率(EB)為約15～約40%，拉伸溫度(TD)介于玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和聚酯聚合物開(kāi)始大量結(jié)晶的溫度(Tc°)之間，不經(jīng)過(guò)高于(Tc°)的后加熱處理，所述的長(zhǎng)絲特征為斷裂強(qiáng)度(TB)n，校準(zhǔn)至20.8LRV，為至少約5g/d，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)大于約1g/d，后屈服模量(Mpy)約5～約25g/d，(1-S/Sm)為約0.25～0.85，其中S為精煉收縮率而Sm為最大潛在收縮率。
21.一種混合收縮率的聚酯連續(xù)空心長(zhǎng)絲紗，特征在于由兩種或多種根據(jù)權(quán)利要求18的不同長(zhǎng)絲類型組成，其中，至少一種類型絲的收縮率S使(1-S/Sm)大于0.85，而至少另外的一類型絲的收縮率使(1-S/Sm)在0.25～0.85之間，其中S是精煉收縮率而Sm是最大潛在收縮率，這樣，在這些絲類型之間的收縮率差值至少為約5%。
22.一種混合收縮聚酯連續(xù)空心長(zhǎng)絲紗，制備如下在介于玻璃轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和聚酯聚合物開(kāi)始大量結(jié)晶的溫度(Tc°)之間的拉伸溫度(TD)下，把根據(jù)權(quán)利要求21的絲紗拉伸至剩余伸長(zhǎng)率為約15%～約40%并在低于所述的(Tc°)的溫度下后加熱處理，所述的混合收縮率長(zhǎng)絲紗包括兩種或多種不同的絲類型，其中至少一種絲類型的收縮率S使(1-S/Sm)大于0.85，且至少另一種此絲類型的收縮率S使(1-S/Sm)在0.25～0.85之間，其中S為精煉收縮率而Sm為最大潛在收縮率，這樣，這些絲類型之間的收縮率差值為至少5%，且所述的長(zhǎng)絲紗的特征在于剩余伸長(zhǎng)率(EB)為約15～40%，7%伸長(zhǎng)時(shí)的強(qiáng)度(T7)大于約1g/d，斷裂強(qiáng)度(TB)n，校準(zhǔn)到20.8LRV為至少約5g/d，而后屈服模量(Mpy)為約5～約25g/d。
23.一種混合收縮率的噴氣變形的聚酯連續(xù)長(zhǎng)絲紗，是通過(guò)把根據(jù)權(quán)利要求21或22的長(zhǎng)絲紗噴氣變形但不加熱制得的。
24.一種膨體聚酯連續(xù)空心長(zhǎng)絲紗，是熱松弛根據(jù)權(quán)利要求21～23中任一項(xiàng)的混合收縮率長(zhǎng)絲紗而制得的。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的長(zhǎng)絲紗，除了其剩余伸長(zhǎng)率可以是約15%或更多，所述的長(zhǎng)絲紗是經(jīng)過(guò)噴氣變形的。
26.根據(jù)權(quán)利要求18至20之中任一項(xiàng)或權(quán)利要求22的長(zhǎng)絲紗，是經(jīng)過(guò)噴氣變形的。
27.一種假捻變形的聚酯連續(xù)長(zhǎng)絲紗，是通過(guò)把根據(jù)權(quán)利要求15至18任一項(xiàng)或權(quán)利要求21的初紡紗拉伸假捻變形至剩余伸長(zhǎng)率(EB)為約15～約40%制得的，其中所述的空心長(zhǎng)絲癟縮成不同的截面形狀，所述的變形長(zhǎng)絲紗的斷裂強(qiáng)度(TB)n校準(zhǔn)到20.8LRV為至少約5g/d，7%伸長(zhǎng)率時(shí)的強(qiáng)度(T7)為至少約1g/d，后屈服模量(Mpy)為約5～25g/d，(1-S/Sm)為至少約0.85，其中S是精煉收縮率而Sm是最大潛在收縮率。
全文摘要
一種用于制造具優(yōu)秀機(jī)械性質(zhì)和均勻性的細(xì)未拉伸空心聚酯長(zhǎng)絲的后聚結(jié)熔體紡絲方法，在經(jīng)選擇的聚合物粘度和紡絲條件下以高速(2—5km/min)進(jìn)行，從而使得到的新未拉伸長(zhǎng)絲的孔隙率在有或無(wú)后加熱處理的冷拉伸或熱拉伸時(shí)基本上保持不變或增大，以及由此得到的新的細(xì)空心聚酯長(zhǎng)絲。
文檔編號(hào)D01F8/12GK1101687SQ9311762
公開(kāi)日1995年4月19日 申請(qǐng)日期1993年8月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月5日
發(fā)明者A·P·安尼扎, J·H·德魯, B·H·克諾斯, D·G·賓尼, S·B·約翰遜 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司