專利名稱：聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚酯變形紗。更具體地說(shuō)，本發(fā)明提供聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向喂入紗、所述喂入紗假捻變形的連續(xù)位伸-變形方法以及聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯變形紗。
背景技術(shù)：
聚酯變形復(fù)絲的生產(chǎn)已經(jīng)在世界范圍內(nèi)工業(yè)化多年。存在許多眾所周知的變形工藝，包括使連續(xù)復(fù)絲卷曲、起圈、盤曲或卷縮。通常應(yīng)用這些變形工藝賦于紡織紗線改善的性能，例如增加的伸長(zhǎng)、豐滿的膨松性和改善的手感。在一種這樣的方法，假捻變形中，紗在兩點(diǎn)之間加捻，加熱至熱定形溫度、冷卻而后解捻。該工藝因?yàn)榧幽硪鸬淖冃我呀?jīng)在紗中固定，所以能賦予所需要的結(jié)構(gòu)。
聚酯紗假捻變形原來(lái)使用銷型轉(zhuǎn)子法，通常在全取向紗上進(jìn)行。近年來(lái)，發(fā)展了應(yīng)用部分取向紗的摩擦假捻法。應(yīng)用摩擦法的假捻變形的加工速度能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銷型轉(zhuǎn)子法。另外，部分取向紗能夠以連續(xù)工藝進(jìn)行拉伸和變形，從而降低了操作成本。鑒于這些理由，優(yōu)選采用摩擦假捻法生產(chǎn)聚酯變形紗。這種方法已經(jīng)非常普遍地用于慣常的聚酯和聚酰胺紗。
最近，注意力轉(zhuǎn)向更多種類的聚酯紗。尤其是，較多的資源已用于使聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯紗商品化以應(yīng)用于紡織工業(yè)。在先有技術(shù)中，僅僅較老的、效率較低的銷型轉(zhuǎn)子法成功地使聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯全取向紗變形。有幾個(gè)因素阻礙了聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗拉伸變形工藝的開(kāi)發(fā)。
妨礙聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的連續(xù)拉伸變形工藝成功商業(yè)化的第一個(gè)因素是沒(méi)有穩(wěn)定的部分取向紗。在紡絲之后，部分取向紗一般卷繞在筒管上或者卷裝上。然后，將紗線卷裝貯存或銷售，用作諸如拉伸或拉伸-變形等后來(lái)的加工操作的喂入紗。如果紗或卷裝本身因紗的老化或者在紗線卷裝貯存在倉(cāng)庫(kù)或運(yùn)輸期間引起的其它損傷而受到損壞，那末部分取向紗卷裝就不能應(yīng)用在隨后的拉伸或拉伸-變形工藝中。
聚對(duì)苯二甲酸乙二酯部分取向紗一般不會(huì)很快地老化，因此它們?nèi)匀贿m用于下游拉伸或拉伸-變形操作。一般說(shuō)這種部分取向紗是在速度為約3500碼/分鐘(“ypm”)(3200米/分鐘“mpm”)下紡絲制造的。過(guò)去，采用此范圍的紡絲速度制造穩(wěn)定的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的嘗試均告失敗。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所得聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗，收縮最高約25％，因?yàn)殡S時(shí)間的流逝它們發(fā)生結(jié)晶。在極端情況下，收縮如此之大，以致于紗線的收縮力使筒管物理地受到損壞。在較一般的情況下，收縮使聚對(duì)苯二甲酸丙二酯部分取向紗不適用于拉伸或拉伸-變形操作。在這些情況下，卷裝卷繞得如此緊，以致于紗自卷裝退繞時(shí)很容易斷裂。
阻礙先有技術(shù)中工業(yè)可行的連續(xù)拉伸-變形工藝發(fā)展的另一因素是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)適宜的加工條件。借助于與聚對(duì)苯二甲酸乙二酯所用的工藝相似的工藝?yán)?變形聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的嘗試，只得到質(zhì)量差的紗，例如膨松性太高或太低，和/或絲斷頭太多。除了紗的質(zhì)量差之外，還有因?yàn)樽冃螖囝^過(guò)多所以加工性能差。無(wú)論何時(shí)發(fā)生變形斷頭，拉伸-變形過(guò)程均會(huì)停止，因?yàn)楸仨氈匦聦⒓啋煸诶?變形機(jī)上。這種低效率加工，導(dǎo)致生產(chǎn)量下降及操作成本增加。摩擦假捻方法加工條件的較小變化，同樣也是不成功的。
開(kāi)發(fā)聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的連續(xù)拉伸-變形工藝的其它努力涉及降低拉伸比以作為加捻引起的拉伸和因結(jié)晶而自然收縮的補(bǔ)償，還涉及減小在變形盤的張力以減少加捻插入水平。這些努力均不成功，因?yàn)檫@些作法使變形紗旦數(shù)較高，紗的質(zhì)量差，及操作效率下降。為了解決這些問(wèn)題，必須調(diào)節(jié)喂入紗旦數(shù)，以便得到所需要的最終旦數(shù)。
所以，需要穩(wěn)定的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗和使該部分取向紗假捻變形的連續(xù)拉伸-變形工藝。并且還需要假捻變形聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的經(jīng)濟(jì)方法。本發(fā)明提供了這種紗和方法。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及自聚酯聚合物制造的部分取向紗，其中所述聚合物包含至少85mol％聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯，其中至少85mol％重復(fù)單元由三亞甲基單元組成，和其中所述聚合物的特性粘度為至少0.70dl/g，部分取向紗的斷裂伸長(zhǎng)率為至少110％。
另外，本發(fā)明還涉及紡制部分取向紗的方法，該方法包括在約250℃～270℃溫度下以小于2600mpm的紡絲速度經(jīng)噴絲板擠出聚酯聚合物，其中所述聚合物包含至少85mol％聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯，其中至少85mol％重復(fù)單元由三亞甲基單元組成，和其中所述聚合物的特性粘度為至少0.70dl/g。優(yōu)選紡絲速度為1650mpm～2300mpm。
本發(fā)明也涉及使自基本地包含聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的聚合物制造的部分取向喂入紗連續(xù)拉伸-變形的方法，該方法包括下述步驟(a)喂入部分取向喂入紗，經(jīng)過(guò)加熱器，其中加熱器溫度設(shè)定于約160℃～200℃；(b)將加熱的紗喂入加捻插入裝置，借此使紗加捻，這樣在加捻插入裝置和直到并包括加熱器之間，紗的捻回角為約46度至約52度角；和(c)在卷繞機(jī)上卷繞所得的紗。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及通過(guò)按下述步驟使部分取向紗連續(xù)拉伸-變形而制造的拉伸變形絲(a)喂入上述部分取向紗，經(jīng)過(guò)加熱器，其中加熱器溫度設(shè)定于約160℃～200℃；(b)將紗喂入加捻插入裝置，借此使紗加捻，使在加捻插入裝置和直到并包括加熱器之間，紗的捻回角為約46度至約52度；和(c)在卷繞機(jī)上卷繞所得的紗。
優(yōu)選加捻插入裝置是摩擦錠子，例如盤式。
優(yōu)選摩擦錠子包括至少一個(gè)輸入導(dǎo)絲盤，3～5個(gè)加工盤和一個(gè)輸出導(dǎo)絲盤。更優(yōu)選地，摩擦錠子包括間隔為約0.75～1.0mm的加工盤。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，加捻插入裝置是交叉皮帶。
優(yōu)選在步驟(a)之前，所述紗經(jīng)過(guò)加捻隔離裝置。
優(yōu)選，聚合物特性粘度為至少0.70dl/g，部分取向紗的斷裂伸長(zhǎng)率為至少110％。
優(yōu)選斷裂伸長(zhǎng)率為至少120％，更優(yōu)選為至少130％。斷裂伸長(zhǎng)率能夠高達(dá)180％或更高。一般最高160％，或者最高145％。
優(yōu)選特性粘度為至少0.90dl/g，更優(yōu)選為至少1.0dl/g。
附圖簡(jiǎn)述

圖1a是表示在加捻紗中賦于加捻的示意圖。
圖1b是捻線示意圖，正如如果將紗沿一側(cè)縱向切開(kāi)，然后將其壓扁成矩形，所會(huì)看到的那樣。該圖還表示如本文所限定的加捻紗的捻回角。
圖2a是在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中使用的摩擦假捻錠子圖。
圖2b是圖2a所示的摩擦假捻錠子的摩擦盤的示意圖。
圖3是在聚對(duì)苯二甲酸乙二酯假捻工藝的先有技術(shù)中所使用的摩擦假捻錠子圖。
圖4是在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的加捻停止裝置的示意圖。
圖5是本發(fā)明的摩擦假捻工藝示意圖。
發(fā)明詳述按照本發(fā)明開(kāi)發(fā)了聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的穩(wěn)定部分取向紗。另外，還開(kāi)發(fā)了摩擦假捻變形聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的方法。本發(fā)明克服了關(guān)于聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗以及摩擦假捻變形這種紗的工藝迄今所遇到的問(wèn)題。
為了克服在力圖生產(chǎn)聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的穩(wěn)定部分取向紗和形成連續(xù)拉伸-變形工藝時(shí)所遇到的困難，人們必須認(rèn)識(shí)聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的內(nèi)在性能，以及摩擦假捻變形的原理。應(yīng)用這些知識(shí)，已經(jīng)生產(chǎn)了聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的穩(wěn)定部分取向紗，并且開(kāi)發(fā)了借助于摩擦假捻聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的連續(xù)拉伸-變形工藝。
正如上文所討論的，在聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗結(jié)晶時(shí)，分子發(fā)生收縮。因?yàn)殡S聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗取向度提高，因結(jié)晶而發(fā)生的纖維總收縮提高。因此，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，為了制造聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的穩(wěn)定部分取向紗，絲的取向度必須很低。聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的取向與紗的斷裂伸長(zhǎng)率(EB)成反比。因此，較高取向的紗會(huì)有較低的EB值。同時(shí)，較低取向的紗會(huì)有較高EB值。
按照本發(fā)明，EB至少110％的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗是聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的穩(wěn)定部分取向紗。即，這種部分取向紗的物理性能基本均勻，并且隨時(shí)間流逝而基本保持不變。在優(yōu)選實(shí)施方案中，聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的EB為至少120％，最優(yōu)選EB為至少130％。一般EB最高180％，優(yōu)選最高160％，甚至更優(yōu)選最高145％，最優(yōu)選最高137.1％。這種高伸長(zhǎng)/低取向能夠通過(guò)改變紡絲工藝得到。例如，在例如約1650mpm～2600mpm的低紡絲速度下紡部分取向聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯能夠制造按照本發(fā)明的部分取向紗。紡絲溫度可以是約250℃～約270℃。
另外，按照本發(fā)明，部分取向喂入紗制自聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯，其特性粘度(“IV”)為至少0.70dl/g，更優(yōu)選至少0.90dl/g，最優(yōu)選至少1.0dl/g。優(yōu)選特性粘度不大于1.5dl/g，更優(yōu)選不大于1.2dl/g。特性粘度測(cè)定遵循ASTM D 4603-96，在50/50(wt％)二氯甲烷/三氟乙酸中進(jìn)行。
正如通過(guò)實(shí)施例所舉例說(shuō)明的，EB至少110％的、制自IV至少0.70dl/g的聚合物的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的僅僅部分取向的紗是穩(wěn)定的，并且能夠成功地按照本發(fā)明方法進(jìn)行拉伸-變形加工。
賦于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯紗變形結(jié)構(gòu)所使用的慣用摩擦假捻變形方法，不能成功地用于使聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯紗進(jìn)行假捻變形。這至少部分是因?yàn)?，聚?duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的物理性能有著內(nèi)在的不同。例如，與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯紗相比，聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯紗具有較高的可恢復(fù)伸長(zhǎng)和較低的拉伸模量。所以，采用用于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯紗的慣用摩擦假捻變形工藝，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的絲和紗線的斷裂，紐結(jié)和拉伸過(guò)度。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，為了提供可操作的拉伸-變形工藝，聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯變形紗的最終伸長(zhǎng)必須至少約35％，優(yōu)選至少約40％。如果伸長(zhǎng)低于約35％，那末斷絲和變形斷頭個(gè)數(shù)就過(guò)多，拉伸-變形工藝在工業(yè)規(guī)模上將是不可行的。伸長(zhǎng)可以高達(dá)55％或更高。
還已發(fā)現(xiàn)，在使聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗假捻變形期間加捻力的值必須仔細(xì)控制，以避免紗和絲斷裂過(guò)多。對(duì)于給定勁度的紗，加捻力越高，加捻插入水平越大。將紗加捻到下述水平，即，在紗中所達(dá)到的扭力克服紗表面和變形盤之間的摩擦力。因此，加捻力對(duì)紗起作用，直至紗的勁度抵抗進(jìn)一步加捻。
聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯紗勁度較低，所以與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯紗相比，其對(duì)加捻力的抵抗較小。換句話說(shuō)，將與聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯紗所慣用的加捻力相同的加捻力施加到聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯紗，將產(chǎn)生更高的加捻插入水平。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，為了得到可操作的使聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯紗摩擦假捻的工藝，應(yīng)當(dāng)調(diào)節(jié)加捻力，使得150旦絲加捻插入水平為每英寸約52～62捻，優(yōu)選為約57捻。捻回角提供了一種與絲的旦數(shù)無(wú)關(guān)的表示加捻插入水平的方法。加捻復(fù)絲紗的捻回角是相對(duì)于垂直于加捻紗軸所畫的線的絲的角度，如圖1所示。按照本發(fā)明方法，捻回角應(yīng)該為約46～約52度。如果捻回角小于約46度，聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗加工性能會(huì)差，并且不能變形，因?yàn)樽冃螖囝^過(guò)多。并且，變形紗質(zhì)量差，因?yàn)檫^(guò)于膨松。如果捻回角為約52度以上，聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗具有良好加工性能，但是紗的質(zhì)量很差，因?yàn)榕蛩尚缘停瑪嘟z過(guò)多。然而，通過(guò)保持捻回角為約46～52度，加工性能致使變形斷頭達(dá)到可接受水平，同時(shí)得到所需質(zhì)量的紗。下表1總結(jié)了在捻回角范圍所得到的紗的質(zhì)量和加工性能。
表I捻回角，° 每英寸捻數(shù) 每英寸捻數(shù) 紗的質(zhì)量 加工性能(70旦) (150旦)46.889.060.8一些緊點(diǎn)，變形斷頭較多膨松性較高49.281.855.9膨松性良好， 變形斷頭較少斷絲少51.874.550.9膨松性較低， 變形斷頭最少斷絲較多正如表I所舉例說(shuō)明的，捻回角選擇取決于目標(biāo)紗質(zhì)量和加工目的。例如，在某一應(yīng)用中，可能希望以犧牲加工性能的代價(jià)增加膨松性。另一方面，可以犧牲紗的質(zhì)量以得到更好的加工性能。決定捻回角的另一個(gè)因素是紗的旦數(shù)。例如，當(dāng)對(duì)很細(xì)旦的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗(即每根絲旦數(shù)小于1.5的紗)進(jìn)行拉伸-變形時(shí)，捻回角優(yōu)選為46～47度。對(duì)于旦數(shù)較高的紗，捻回角優(yōu)選為49～50度。在任何情況下，當(dāng)捻回角為約46～52度時(shí)，假捻變形工藝和紗的質(zhì)量是可接受的。
如圖1b所示，捻回角α為加捻線10和橫軸11之間的角。圖1a為加捻紗的示意圖。加捻線10表示在紗中的加捻。圖1b表示如果紗沿縱向線12(示于圖1a)劈開(kāi)所放平的紗。線12L和12R分別表示放平的紗的左側(cè)和右側(cè)。角較大，相當(dāng)于加捻插入水平較低。從加捻的幾何形狀和紗的性能，正如圖1b所示，捻回角、紗的旦數(shù)和每英寸的加捻個(gè)數(shù)之間的關(guān)系由下方程I給出(I)---Tan(α)=1/Tπ×Dy,]]>其中T是每英寸加捻個(gè)數(shù)，Dy是紗的直徑。
紗的直徑能夠自紗的旦數(shù)近似地按照方程(II)求出，單位微米(10-6米) 因此，在將每英寸加捻數(shù)轉(zhuǎn)換為每微米加捻數(shù)之后，捻回角α能夠按照下列方程III或IV求出。
加捻插入水平在假捻工藝中自拉伸-變形機(jī)取紗樣進(jìn)行測(cè)定。無(wú)論在那里，樣品均能為4～10英寸(10～25cm)長(zhǎng)。采用夾持器得到樣品，夾持器用在錠子和加熱器之間某位置的紗上。然后使用加捻計(jì)數(shù)器計(jì)量紗的加捻個(gè)數(shù)。然后，采用上述方程IV計(jì)算捻回角。在方程II至IV中所使用的旦數(shù)是變形紗的最終旦數(shù)。
在摩擦假捻工藝中，加捻力，和因此的加捻插入水平能夠以許多方式來(lái)控制。例如能夠改變加工盤個(gè)數(shù)，和/或能夠調(diào)節(jié)加工盤的表面性能。如果加工盤是陶瓷類的，那末所使用的材料、表面粗糙度和摩擦系數(shù)決定在假捻變形裝置中每個(gè)盤所施加的加捻力。例如，摩擦盤高拋光加工表面對(duì)紗施加的加捻力，小于低拋光加工盤所施加的力。如果盤是聚氨酯類的，那么加捻力能夠通過(guò)增加硬度來(lái)減小、進(jìn)而使盤表面的摩擦系數(shù)也減小。標(biāo)準(zhǔn)聚氨酯盤Shore D硬度為約80～95。加捻力能夠通過(guò)采用Shore D硬度約90以上的聚氨酯盤來(lái)減小。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯紗的假捻變形工藝僅使用了3或4個(gè)加工盤，如圖2a和2b所示。加工盤20、21、22和23安裝在平行軸24，25，26上。輸入導(dǎo)絲盤27和輸出導(dǎo)絲盤28用于將紗導(dǎo)入假捻設(shè)備中，并不施加加捻力于紗上。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，盤間間隔，S，為約0.75～1.0mm，如圖2a所示。相反，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯紗的假捻變形的慣用工藝一般使用5～7個(gè)加工盤，間隔為約0.5mm，如圖3所示。
另外，在制造單根絲最終旦數(shù)為2或以上的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯變形紗時(shí)，采用1/3/1盤排列很好地得到了所要求的捻回角，即1個(gè)輸入導(dǎo)絲盤、3個(gè)加工盤和1個(gè)輸出導(dǎo)絲盤。在制造單根絲2旦以下的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯變形紗時(shí)，1/4/1盤排列，如圖2a所示，最好地得到所要求的結(jié)果。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案還使用用來(lái)隔離第一輸送輥與加熱器入口之間的加捻的裝置。加捻隔離裝置的優(yōu)選類型稱作加捻停止裝置。如圖4所示，優(yōu)選加捻停止裝置由彼此間隔的、具有一素列輻條或肋43的兩個(gè)環(huán)形輪圈41和42組成。紗經(jīng)輻條43而編織。這類加捻停止裝置可以得自紡織機(jī)器供應(yīng)商，例如Eldon Specialties公司(Graham，NC)。
圖5是用來(lái)實(shí)施本發(fā)明摩擦假捻工藝的優(yōu)選實(shí)施方案的設(shè)備的示意圖。部分取向紗50自供絲筒子架51經(jīng)第一喂絲輥52喂入。部分取向紗50自喂絲輥52經(jīng)如上文所述的加捻停止裝置53穿絲。如圖5所示，紗在加捻停止裝置53和加捻插入裝置54之間進(jìn)行加捻。加捻的紗50’經(jīng)過(guò)加熱器55，設(shè)定其熱定型溫度為約160℃～約200℃，優(yōu)選約180℃。然后加捻的紗50’經(jīng)過(guò)與加熱器55相鄰的冷卻板56，如圖5所示。隨著紗50’通過(guò)冷卻板56，紗被冷卻到基本上低于熱定型溫度的溫度，以便熱定型紗的加捻。紗自加捻插入裝置54喂入第二輥57，如圖5所示。第二喂絲輥57的速度，S2，和第一喂絲輥52的速度，S1，決定了拉伸比，其定義為S2/S1。因?yàn)楸緦?shí)施例使用假捻工藝，紗在離開(kāi)裝置后失去由加捻插入裝置54所插入的捻度，然而，紗保持著假捻工藝所賦于的變形結(jié)構(gòu)。拉伸變形了的紗50”自第二喂絲輥57進(jìn)入第三喂絲輥58。位于第二喂絲輥57和第三喂絲輥58之間的交纏噴嘴59用于增加絲間的抱合力。第二加熱器60通常用于對(duì)紗進(jìn)行后熱定型，但是在將聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯紗變形中，為伸長(zhǎng)最高，關(guān)閉該加熱器。
這樣，紗50”被拉伸和變形，在絲之間具有所要求的抱合水平，所得紗經(jīng)第4喂入輥61，卷繞在卷繞卷裝62上。卷繞速度定義為卷繞機(jī)61的速度，S3，如圖5所示。在優(yōu)選實(shí)施方案中，加捻插入裝置54是摩擦錠子，包括如上所述的平行軸和摩擦盤。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，加捻插入裝置是交叉皮帶。
本發(fā)明的紗能夠是圓形的、橢圓形的、八葉形的、三葉形的、荷葉邊橢圓形的和其它形狀，其中最普通的是圓形的。
本發(fā)明所討論的測(cè)定采用美國(guó)紡織界慣用單位進(jìn)行，包括旦。在實(shí)際測(cè)定值之后在括弧內(nèi)提供相當(dāng)?shù)?shù)的分特值。同樣，強(qiáng)度和模量測(cè)定均以每旦的克數(shù)(“gpd”)的單位進(jìn)行并報(bào)告，在括弧內(nèi)是相應(yīng)的dN/tex值。
測(cè)試方法在下述實(shí)施例中所報(bào)告的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的物理性能，采用Instron公司的拉伸試驗(yàn)儀，型號(hào)1122，進(jìn)行測(cè)定。具體地說(shuō)，斷裂伸長(zhǎng)率，EB，和強(qiáng)度按照ASTM D-2256進(jìn)行測(cè)定。
退漿收縮(“BOS”)按照ASTM D 2259進(jìn)行測(cè)定，具體操作如下將重物懸于一段紗線上，以在紗上產(chǎn)生0.2g/d(0.18dN/tex)負(fù)荷，并測(cè)量其長(zhǎng)度，L1；然后除去重物，將紗浸于沸水中30min。然后從沸水中取出紗線，離心分離約1min，并冷卻約5min。然后使冷卻的紗負(fù)荷與前述相同的重物。記錄紗的新形成的長(zhǎng)度，L2。然后按下式(V)計(jì)算收縮百分率。 干熱收縮(“DHS”)按照ASTM D 2259，基本上按上述關(guān)于BOS測(cè)定進(jìn)行測(cè)定。L1如所述進(jìn)行測(cè)定，但是，代替在沸水中浸漬的是將紗線置于約160℃烘箱中。在約30min之后，將紗線從烘箱中取出，冷卻約15min，然后測(cè)定L2。然后按照上述式(V)計(jì)算收縮百分率。
眾所周知的Leesona Skein收縮試驗(yàn)用于測(cè)定變形紗膨松性。
實(shí)施例實(shí)施例I聚合物制備聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯聚合物以兩釜流程制備自1，3-丙二醇和對(duì)苯二甲酸二甲酯，采用的催化劑是鈦酸四異丙酯，TyzorTPT(E.I.du Pont de Nemours and Company，Wilmington，DE的注冊(cè)商標(biāo))，其濃度基于成品聚合物為60/百萬(wàn)重量份(“ppm”)(每克微克)。將熔融對(duì)苯二甲酸二甲酯加入到酯基轉(zhuǎn)移釜中185℃的1，3-丙二醇和催化劑中，使溫度升至210℃，同時(shí)除去甲醇。將二氧化鈦以20％的1，3-丙二醇淤漿形式加入到流程之中，使聚合物中含0.3wt％的TiO2。將所得中間體轉(zhuǎn)移到縮聚釜中，其中壓力降至1毫巴，溫度上升至255℃。在達(dá)到所需熔體粘度時(shí)，升高壓力，將所得聚合物擠出、冷卻并切粒。粒料在212℃下操作的轉(zhuǎn)鼓干燥器中進(jìn)行固相聚合至特征粘度1.04dl/g。
實(shí)施例II部分取向紗的制備采用傳統(tǒng)再熔融單螺桿擠出工藝和傳統(tǒng)聚酯纖維熔融紡絲(S-纏繞)工藝，自實(shí)例I制備的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯粒料紡絲，制造紗線。熔紡工藝條件列于下表II中。聚合物經(jīng)具有表II所述形狀和直徑的孔擠出。紡絲頭組合保持在例如給出表II所述聚合物溫度所需要的溫度下。離開(kāi)噴絲板的絲狀物流采用21℃空氣驟冷，集束，施加油劑，使絲交纏并收集。采用Instron公司拉伸試驗(yàn)儀，型號(hào)1122，測(cè)定聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗的物理性能，并列于表III。
表II實(shí)施例 橫截面 孔徑聚合物 # 紡絲 喂入 卷繞溫度 絲的 油劑 輥速度 速度(mm)℃ 根數(shù) (wt.％) (mpm)(mpm)II-A圓形 0.38265 34 0.5 2286 2307II-B八葉形 -- 260 50 0.5 2103 2106II-C圓形 0.38255 34 0.4 2103 2119II-D圓形 0.23254 100 0.6 1829 1808II-E圓形 0.23254 200 0.6 1796 1767II-F圓形 0.32260 68 0.5 1920 1915
表III實(shí)施例 EB，％ POY旦數(shù)(dtex) 強(qiáng)度，g/d 模量，g/d BOS，％(dN/tex) (dN/tex)II-A131.6226(251) 2.13(1.88)19.0(16.8)53.8II-B130.7227(252) 2.06(1.82)20.7(18.3)56.2II-C130.3105(117) 2.32(2.05)19.6(17.3)52.1II-D128.1107(119) 2.47(2.18)18.6(16.4)52.4II-E137.1226(251) 2.33(2.06)18.0(15.9)53.3II-F127.5113(125) 2.34(2.07)19.2(16.9)--正如下述實(shí)施例III和IV中所舉例說(shuō)明的，在該實(shí)施例中制造的聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗適用于隨后的拉伸和/或拉伸-變形操作。由于聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗不會(huì)因?yàn)橛衫匣鸬倪^(guò)度收縮妨礙這些隨后的操作。
實(shí)施例III-單紗拉伸該實(shí)施例表示按照本發(fā)明生產(chǎn)的部分取向紗可以應(yīng)用于隨后的拉伸操作中。該實(shí)施例還表示該紗線可以用作變形加工用原絲，即，本實(shí)施例紗線是未變形的。如實(shí)施例II-A、II-C、II-D和II-E中所述所制造的部分取向紗以Barmag拉伸卷繞機(jī)，型號(hào)DW 48，進(jìn)行拉伸，導(dǎo)絲盤溫度130℃。拉伸速度、拉伸比、以及采用Instron拉伸試驗(yàn)儀，型號(hào)1122，測(cè)定的所得拉伸紗的物理性能均列于下表IV中。按實(shí)施例II-D所述生產(chǎn)的部分取向紗以三種不同的拉伸比進(jìn)行拉伸，報(bào)告在表IV中。
表IV實(shí)施例 拉伸 拉伸旦數(shù) 強(qiáng)度，g/d EB， 模量，g/d BOS，速度 比 (dtex)(dN/tex) ％ (dN/tex) ％(mpm)III-A 4001.41164(182) 2.89(2.55)59.8-- --III-C 4201.5374(82)2.91(2.57)60.0 13.4(11.8)--III-D1 4001.4078(87)2.98(2.63)54.0 21.2(18.7)13.3III-D2 4001.5073(82)3.21(2.83)42.5 23.4(20.7)13.9III-D3 4001.5273(81)3.21(2.83)39.0 23(20.3) 14.0III-E 4001.5471(79)3.13(2.76)63.0 11.4(10.1)5.4
實(shí)施例IV拉伸-變形該實(shí)施例表示按照本發(fā)明制造的部分取向紗可應(yīng)用于隨后拉伸-變形操作中。該實(shí)施例還表示采用假捻變形工藝使聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯部分取向紗進(jìn)行成功變形所需要的拉伸-變形工藝條件。采用圖5舉例說(shuō)明的設(shè)備，在實(shí)施例II-A至II-E中所制備的部分取向紗，按照本發(fā)明進(jìn)行摩擦假捻變形。使紗通過(guò)加熱器，加熱至約180℃，再使紗通過(guò)冷卻板冷卻至聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下的溫度。
在下表V中列出所保持的拉伸-變形工藝條件以及所得聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯拉伸變形紗的性能。在表V中，拉伸比為拉伸輥速度與喂絲輥速度之比，S2/S1。表V中所報(bào)告的張力為圖5所示的張力監(jiān)測(cè)器63所測(cè)定者。
在表IV中所報(bào)告的盤速與紗線速度之比，是通過(guò)摩擦盤表面速度，S4，除以紗線通過(guò)加捻插入裝置的速度，Ys，來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。作為比較，提供了工業(yè)可得聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯變形紗的加工條件和性能。
表V拉伸變形條件和變形紗性能實(shí)施例拉伸 加熱器溫度， 卷繞盤 D/Y 強(qiáng)度5，g/d 最終旦數(shù)最終強(qiáng)度，g/d 最終 Leesona比1℃ 速度2(M/M) 排列3(dN/tex) (dtex) (dN/tex) EB，％ 收縮率比4IV-A 1.509180 500 1/3/11.9535(31) 162(180)2.88(2.54) 43.8 47.7比較例A 1.710225 500 1/5/11.9565(57) 163(181)4.46(3.94) 20.2 42.04IV-B 1.539180 450 1/3/11.9532(28) 159(177)2.50(2.21) 37.1 31.6比較例B 1.647220 600 1/5/11.9534(30) 156(173)4.06(3.58) 23.8 33.8IV-C 1.539180 500 1/3/11.9527(24) 72(80) 2.90(2.56) 46.2 48.9比較例C 1.710210 600 1/5/11.9520(18) 73(81) 4.81(4.25) 23.2 50.5IV-D 1.464180 400 1/4/11.9527(24) 72(80) 2.86(2.52) 46.2 16.05比較例D 1.560200 500 1/7/11.9520(18) 74(82) 4.39(3.87) 39.3 13.35IV-E 1.495180 400 1/4/12.1 33(29) 151(168)2.80(2.47) 39.0 10.25比較例E 1.590200 500 1/7/12.1 20(18) 160(178)3.80(3.35) 43.7 9.30IV-F 1.470180 400 1/4/11.9528(25) 78(87) 3.15(2.78) 34.9 30.61-S2/S1；2-S33-輸入導(dǎo)絲盤/加工盤/輸出導(dǎo)絲盤；4-S4/Ys；5-在張力監(jiān)測(cè)器63測(cè)定
權(quán)利要求
1.一種自聚酯聚合物制造的部分取向紗，其中所述聚合物包含至少85mol％聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯，其中至少85mol％重復(fù)單元由三亞甲基單元組成，和其中所述聚合物的特性粘度為至少0.70dl/g，部分取向紗的斷裂伸長(zhǎng)率為至少110％。
2.一種紡制部分取向紗的方法，該方法包括在約250℃～270℃的溫度下以小于2600mpm的紡絲速度經(jīng)噴絲板擠出聚酯聚合物，其中所述聚合物包含至少85mol％聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯，其中至少85mol％重復(fù)單元由三亞甲基單元組成，和其中所述聚合物的特性粘度為至少0.70dl/g。
3.權(quán)利要求2的方法，其中，紡絲速度為1650mpm～2300mpm。
4.一種使自基本地包含聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯的聚合物制造的部分取向喂入紗連續(xù)拉伸-變形的方法，該方法包括下述步驟(a)喂入部分取向喂入紗，經(jīng)過(guò)加熱器，其中加熱器溫度設(shè)定為約160℃～200℃；(b)將加熱的紗喂入加捻插入裝置，借此使紗加捻，使在加捻插入裝置和直到并包括加熱器之間，紗的捻回角為約46度至約52角；和(c)在卷繞機(jī)上卷繞所得的紗。
5.通過(guò)按下述步驟使部分取向紗連續(xù)拉伸-變形而制造的拉伸變形紗(a)喂入權(quán)利要求1的部分取向紗，經(jīng)過(guò)加熱器，其中加熱器溫度設(shè)定為約160℃～200℃；(b)將紗喂入加捻插入裝置，借此使紗加捻，使在加捻插入裝置和直到并包括加熱器之間，紗的捻回角為約46度至約52度；和(c)在卷繞機(jī)上卷繞所得的紗。
6.權(quán)利要求4或5的方法或紗，其中加捻插入裝置是摩擦錠子，例如盤形的。
7.權(quán)利要求6的方法或紗，其中摩擦錠子包括至少一個(gè)輸入導(dǎo)絲盤、3～5個(gè)加工盤和一個(gè)輸出導(dǎo)絲盤。
8.權(quán)利要求6或7的方法或紗，其中摩擦錠子包括加工盤，后者間隔為約0.75～1.0mm。
9.權(quán)利要求4或5的方法或紗，其中加捻插入裝置是交叉皮帶。
10.權(quán)利要求4～9中任何一項(xiàng)的方法或紗，還包括，在步驟(a)之前，使紗通過(guò)加捻隔離裝置的步驟。
11.權(quán)利要求4～10中任何一項(xiàng)的方法或紗，其中聚合物的特性粘度為至少0.70dl/g，部分取向紗的斷裂伸長(zhǎng)率為至少110％。
12.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的紗或方法，其中斷裂伸長(zhǎng)率為至少120％。
13.權(quán)利要求11的紗或方法，其中斷裂伸長(zhǎng)率為至少130％。
14.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的紗或方法，其中斷裂伸長(zhǎng)率高達(dá)180％。
15.權(quán)利要求14的紗或方法，其中斷裂伸長(zhǎng)率為最高145％。
16.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的紗或方法，其中特性粘度為至少0.90dl/g。
全文摘要
自聚酯聚合物制造的部分取向紗,其中所述聚合物包含至少85mol%聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯,其中至少85mol%重復(fù)單元由三亞甲基單元組成,和其中所述聚合物的特性粘度為至少0.70dl/g,該部分取向紗的斷裂伸長(zhǎng)率為至少110%。此外,關(guān)于紡制部分取向紗的方法和關(guān)于使部分取向喂入紗連續(xù)－拉伸變形的方法。
文檔編號(hào)D01F6/62GK1380916SQ01800398
公開(kāi)日2002年11月20日 申請(qǐng)日期2001年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月3日
發(fā)明者J·M·霍維爾, 小J·F·倫頓, M·H·瓦特金斯 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司