專利名稱：聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于高速拉伸假捻加工的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維及其制造方法。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及一種可按工業(yè)規(guī)模制造并能在長期間內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的拉伸假捻加工的部分取向的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維及這種纖維的制造方法。
作為最大限度地利用上述PTT特性的纖維形態(tài)之一，是一種假捻加工紗。如特開平9-78373號公報(bào)、特開平11-093026號公報(bào)等中記載的那樣，與使用傳統(tǒng)的PET或聚對苯二甲酸丁二醇酯(以下簡稱為PBT)制得的假捻加工紗相比，PTT纖維的假捻加工紗富有彈性恢復(fù)性和柔軟性，因此，作為彈力纖維用的原紗是十分優(yōu)良的材料。
在有效地利用上述PTT假捻加工紗的特征來將其應(yīng)用于那些使用PET纖維或聚酰胺纖維的廣闊領(lǐng)域中的情況下，非常重要的一點(diǎn)是要盡可能地提高PTT假捻加工紗的生產(chǎn)率和降低其制造成本。然而，對于象上述公報(bào)中公開的傳統(tǒng)技術(shù)來說，由于把通過所謂的紡紗-拉伸兩階段的工序制得的拉伸纖維作為假捻加工的原紗使用，因此其生產(chǎn)率低并且其纖維制造的成本增高。另外，由于供給的原紗是拉伸紗，因此不能以高速的生產(chǎn)率來進(jìn)行拉伸假捻加工。
為了提高生產(chǎn)率和盡可能地降低生產(chǎn)成本，希望與PET纖維或聚酰胺纖維同樣地使用按一步工序制造的纖維進(jìn)行高速的拉伸假捻加工。
作為使用按一步工序制造的PTT纖維進(jìn)行高速拉伸假捻加工的技術(shù)，可以舉出在Chemical Fibers International(第47卷，72～74頁，1997年2月發(fā)行)中公開的使用PTT的部分取向纖維(以下簡稱為POY)進(jìn)行拉伸假捻加工的技術(shù)。該技術(shù)包含下述步驟，即，將極限粘度[η]為0.9的PTT聚合物在250～275℃的溫度下擠出并接著將其冷卻固化，然后向其涂布整理劑，不用導(dǎo)絲輥或者通過冷的導(dǎo)絲輥按600～3200m/分的速度卷繞，獲得PTT的POY(下文表示為PTT-POY)，接著將該P(yáng)TT-POY按450～1100m/分的加工速度進(jìn)行假捻加工。
另外，其他的技術(shù)還有，在大韓民國公開特許第98049300號公報(bào)中記載的使用固有粘度為0.75～1.1的聚合物按2500～5500m/分的紡絲速度來紡制PTT-POY纖維的制造方法，以及使用該P(yáng)TT-POY纖維以加工溫度150～160℃和加工速度400m/分的條件進(jìn)行假捻加工的技術(shù)；以及在特開昭57-193534號公報(bào)中記載的使用固有粘度[η]為0.97的聚合物以2500～3000m/分的紡絲速度進(jìn)行紡絲以獲得PTT-POY纖維的技術(shù)。
然而，本發(fā)明者們在進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，在上述文獻(xiàn)或公開公報(bào)中記載的每一種PTT-POY，在其紗管上的紗線都有較大程度的收縮，因此將紗管勒得很緊，所以在將其卷繞成與工業(yè)規(guī)模制造的PET纖維同樣的紗量時(shí)，紗管就發(fā)生變形，從而導(dǎo)致不能把筒子紗狀卷裝紗從卷繞機(jī)的心軸上取下來。在這樣的狀況下，例如，即便是在使用強(qiáng)度大的紗管以便抑制紗管變形的情況下，也會發(fā)生在卷裝紗側(cè)面形成一種所謂“脹出”的膨脹的現(xiàn)象，同時(shí)導(dǎo)致在筒子紗內(nèi)層的紗線纏得很緊。因此，在將紗線解散時(shí)就會產(chǎn)生較大的張力，同時(shí)由于張力的變化大，因此使得在進(jìn)行拉伸假捻加工時(shí)要么經(jīng)常發(fā)生起絨或斷絲，要么發(fā)生卷曲不勻或染色不勻的情況。
另外，作為固定纖維結(jié)構(gòu)的技術(shù)，可以舉出在特公昭63-42007號公報(bào)中記載的方法，該方法是把PET與PTT和/或PBT共混形成的混合聚合物熔融擠出，在將其冷卻固化后利用加熱輥對其進(jìn)行熱處理，然后按照3500m/分以上的速度進(jìn)行卷繞，從而制得斷裂伸度在60％以下且沸水收縮率在7％以下的纖維。
在該公報(bào)中還公開了一個(gè)比較例，該比較例是將PTT均聚物與10wt％的PET共混形成的混合聚合物按照與上述同樣的方法加熱至180℃，然后按4000m/分的速度卷繞，從而制得斷裂伸度為33％并且沸水收縮率為4％左右的纖維。另外，在該公報(bào)中還記載了利用加熱輥加熱的方式進(jìn)行高速紡絲以及按照該方法制得的PTT纖維。然而，該公報(bào)中記載的技術(shù)，只是將獲得的纖維直接作為衣料用纖維使用時(shí)，為改善纖維的起皺性，通過結(jié)晶化來抑制纖維收縮的技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明者們的研究發(fā)現(xiàn)，在按180℃以上高溫進(jìn)行熱處理時(shí)，會發(fā)生明顯的脹出或卷纏潰散的現(xiàn)象。另外，由于這種纖維是與經(jīng)過高溫?zé)崽幚砬移鋽嗔焉於仍?0％以下的拉伸纖維具有同樣物性的纖維，因此不能進(jìn)行拉伸假捻加工。
關(guān)于聚酰胺類POY，在特開昭50-71921號公報(bào)中公開了一種利用加熱輥進(jìn)行熱處理來獲得不會發(fā)生卷纏潰散的卷裝紗的技術(shù)。聚酰胺的POY若未經(jīng)結(jié)晶化，纖維會由于吸濕作用而導(dǎo)致伸長，發(fā)生卷纏潰散，該公報(bào)中公開的只是用于解決這種卷纏潰散的技術(shù)。
另外，在特開昭51-47114號公報(bào)中公開了一種通過把高速紡成的紗線在繃緊的狀態(tài)下用加熱輥進(jìn)行熱處理來使纖維結(jié)晶化，從而降低纖維的斷裂伸度和提高其假捻加工性的技術(shù)。然而，在該公報(bào)中公開的技術(shù)只是用于降低纖維的斷裂伸度和提高卷曲性能的技術(shù)。
因此，這兩個(gè)公報(bào)所公開的技術(shù)是與改善卷纏、抑制脹出和抑制物性隨時(shí)間而變化的目的完全不同的技術(shù)，它對PTT纖維的卷纏和脹出等完全起不到改善的作用。
過去一直認(rèn)為，聚酯類纖維與聚酰胺類纖維是不同的，因此，如果通過加熱結(jié)晶化來使其結(jié)構(gòu)固定，該結(jié)晶就會阻礙分子的運(yùn)動，從而不能對其進(jìn)行拉伸假捻加工。因此，如上述公開公報(bào)類所示，能夠適用于對POY進(jìn)行熱處理的技術(shù)在用于聚酯類纖維時(shí)沒有進(jìn)行。
因此，迄今為止，尚未見報(bào)導(dǎo)過不會發(fā)生卷纏和脹出，并且能長時(shí)間穩(wěn)定地進(jìn)行拉伸假捻加工的PTT-POY。
(B)所獲PTT-POY即便在室溫附近保存，其沸水收縮率和熱應(yīng)力的峰值等物性也會發(fā)生變化，因此，在工業(yè)上進(jìn)行拉伸假捻加工時(shí)，也就是在長時(shí)間內(nèi)按同一條件進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，無法以不發(fā)生起絨和斷絲的狀況穩(wěn)定地生產(chǎn)出同一質(zhì)量的假捻加工紗。
可是，如上所述，對纖維收縮理由進(jìn)行研究的結(jié)果表明，造成纖維收縮的原因有下述兩點(diǎn)。
(1)與PET不同，PTT具有Z字形的分子結(jié)構(gòu)，因此，其玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)(以下簡稱為Tg)低，只有30～50℃，不能象拉伸絲那樣發(fā)生結(jié)晶化，不能使其結(jié)構(gòu)固定，即使在室溫下也會由于分子運(yùn)動而使其發(fā)生收縮。
(2)PTT纖維的彈性恢復(fù)率高，因此使得在卷繞時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力得不到緩和而殘留下來。
上述的現(xiàn)有技術(shù)甚至對于這類問題的發(fā)生都完全沒有暗示過。
另外，根據(jù)本發(fā)明者們的研究，在室溫附近進(jìn)行保存時(shí)，PET的POY的物性幾乎沒有發(fā)生變化，但是，與此不同，在上述現(xiàn)有技術(shù)中公開的PTT-POY，其沸水收縮率和熱應(yīng)力的峰值等的物性都隨時(shí)間而變化。因此，在工業(yè)上進(jìn)行拉伸假捻加工時(shí)，也就是在長時(shí)間內(nèi)按同一條件進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，無法以不發(fā)生起絨和斷絲的狀況穩(wěn)定地生產(chǎn)出同一質(zhì)量的假捻加工紗。
本發(fā)明的目的是提供一種能夠按工業(yè)規(guī)模制造并且在長時(shí)間內(nèi)可以進(jìn)行穩(wěn)定的拉伸假捻加工的PTT纖維也就是PTT-POY，以及這種纖維的制造方法。
為了達(dá)到本發(fā)明的目的，所需要解決的課題是提供這樣一種PTT-POY纖維，這種纖維能夠克服上述(A)的問題，可以按工業(yè)規(guī)模制造，能夠抑制卷纏和脹出的發(fā)生，并能克服上述(B)的問題，可以按工業(yè)規(guī)模進(jìn)行拉伸假捻加工，在室溫下其物性不會隨時(shí)間而變化。
本發(fā)明者們?yōu)榱私鉀Q上述課題而進(jìn)行了深入的研究，結(jié)果令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，取向性和結(jié)晶性處于特定范圍內(nèi)的纖維，可以避免在制造PTT-POY時(shí)成為大問題的卷纏和脹出的發(fā)生。另外還發(fā)現(xiàn)，這種纖維優(yōu)選使用一種特殊的紡紗法來制造，該紡紗法是在特定的條件下對纖維進(jìn)行熱處理以使其結(jié)晶化，并在極低張力的條件下卷繞。
另外令人驚異的是，與PET纖維不同，本發(fā)明的PTT纖維只要其取向性和結(jié)晶性處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，即便通過了熱處理來使其結(jié)晶化，也可以進(jìn)行拉伸假捻加工，而且能夠獲得具有優(yōu)良質(zhì)量的假捻加工紗。并且還發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的PTT纖維由于通過了結(jié)晶化而使纖維的結(jié)構(gòu)固定下來，因此其物性不易隨時(shí)間而變化，從而能夠在長時(shí)間內(nèi)按照同一條件在不發(fā)生起絨、斷絲的情況下穩(wěn)定地制得具有同樣質(zhì)量的假捻加工紗，至此便完成了本發(fā)明。
也就是說，本發(fā)明的內(nèi)容如下。
1.一種PTT纖維，該纖維由90mol％以上為對苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元的PTT構(gòu)成，其特征在于，該纖維滿足下述(A)～(E)的必要條件(A)密度1.320～1.340g/cm3
(B)雙折射率0.030～0.070(C)熱應(yīng)力的峰值0.01～0.12cN/dtex(D)沸水收縮率 3～40％(E)斷裂伸度40～140％。
2.如上述第1項(xiàng)所述的PTT纖維，其特征在于，沿著垂直于纖維軸的方向的廣角X射線衍射強(qiáng)度滿足下述等式I1/I2≥1.0(式中，I1表示2θ＝15.5～16.5°的最大衍射強(qiáng)度，I2表示2θ＝18～19°的平均衍射強(qiáng)度)。
3.如上述第1或第2項(xiàng)所述的PTT纖維，其特征在于，在該纖維上附著有0.2～3wt％滿足下述(P)～(S)必要條件的油劑(P)選自由環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷加成到碳原子數(shù)4～30的醇上而形成的加成化合物之中一種以上的非離子型表面活性劑的含量為5～50wt％；(Q)離子型表面活性劑的含量為1～8wt％；(R)含有分子量為300～700的脂肪族酯之中的一種以上和/或由下述結(jié)構(gòu)式表示且由環(huán)氧乙烷單元和環(huán)氧丙烷單元進(jìn)行共聚而生成的，[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～70/30且其分子量為1300～3000的聚醚(簡稱為聚醚-1)之中的一種以上，并且該脂肪族酯與該聚醚-1二者的總含量為40～70wt％，所說聚醚-1的結(jié)構(gòu)式為R1-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R2(式中，R1、R2表示氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2表示1～50的整數(shù))(S)由下述結(jié)構(gòu)式表示且由環(huán)氧乙烷單元和環(huán)氧丙烷單元進(jìn)行共聚而生成的，[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～80/20且其分子量為5000～50000的聚醚(簡稱為聚醚-2)的含量在10wt％以下，所說聚醚-2的結(jié)構(gòu)式為R3-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R4
(式中，R3、R4表示氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2表示50～1000的整數(shù))。
4.如上述1～3的任一項(xiàng)中所述的PTT纖維，其特征在于，通過由下述式(1)表示的纖維-纖維間的靜摩擦系數(shù)F/Fμs與纖維的總纖度d(dtex)計(jì)算得的纖度校正靜摩擦系數(shù)G為0.06～0.25，該式(1)為G＝(F/Fμs)-0.00383×d ………(1)5.如上述4所述的PTT纖維，其特征在于，纖維-金屬之間的動摩擦系數(shù)F/Mμd為0.15～0.30。
6.如上述1～5中任一項(xiàng)所述的PTT纖維，其特征在于，該纖維滿足下述(F)、(G)的必要條件(F)含有0.01～3wt％平均粒徑0.01～2μm的氧化鈦，而且由該氧化鈦的粒子聚集而成的聚集體的最長部分的長度超過5μm的聚集體的含量在12個(gè)/mg纖維以下；(G)U％0～2％。
7.一種PTT纖維，該纖維由90mol％以上為對苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元的PTT構(gòu)成，其特征在于，該纖維滿足下述(H)～(K)的必要條件，而且該纖維被卷繞成筒子紗狀卷裝紗，所說必要條件為(H)雙折射率0.030～0.070(I)熱應(yīng)力的峰值0.01～0.12cN/dtex(J)沿著垂直于纖維軸的方向的廣角X射線衍射強(qiáng)度滿足下述公式I1/I2≥1.0(式中，I1表示2θ＝15.5～16.5°的最大衍射強(qiáng)度，I2表示2θ＝18～19°的平均衍射強(qiáng)度)(K)放縮率0～3％。
8.一種筒子紗狀卷裝紗，其特征在于，它由上述1～7的任一項(xiàng)中所述的PTT纖維卷繞而成，其脹出率在20％以下。
9.如上述8所述的筒子紗狀卷裝紗，其特征在于，卷繞著的PTT纖維的放縮率為0～3％。
10.如上述8或9所述的筒子紗狀卷裝紗，其特征在于，卷繞著的PTT纖維在紗管上的卷幅為40～300mm，而且其質(zhì)量在2kg以上。
11.一種PTT纖維的制造方法，該方法是通過使用對苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元占90mol％以上而構(gòu)成的PPT進(jìn)行熔融紡絲來制造PTT纖維的方法，其特征在于，把從噴絲嘴擠出的熔融復(fù)絲急冷以使其變成固體復(fù)絲，將該固體復(fù)絲加熱至50～170℃，然后按照0.02～0.20cN/dtex的卷繞張力和2000～4000m/分的速度進(jìn)行卷繞。
12.如上述11所述的PTT纖維的制造方法，其特征在于，在把從噴絲嘴擠出的熔融復(fù)絲急冷以使其變成固體復(fù)絲之后至卷繞之前，向該復(fù)絲涂布相當(dāng)于其重量0.2～3wt％的油劑。
13.如上述12所述的PTT纖維的制造方法，其特征在于，向復(fù)絲涂布滿足下述(P)～(S)必要條件的油劑(P)選自由環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷加成到碳原子數(shù)4～30的醇上而形成的加成化合物之中一種以上的非離子型表面活性劑的含量為5～50wt％；(Q)離子型表面活性劑的含量為1～8wt％；(R)含有分子量為300～700的脂肪族酯之中的一種以上和/或由下述結(jié)構(gòu)式表示且由環(huán)氧乙烷單元和環(huán)氧丙烷單元進(jìn)行共聚而生成的，[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～70/30且其分子量為1300～3000的聚醚(簡稱為聚醚-1)之中的一種以上，并且該脂肪族酯與該聚醚-1二者的總含量為40～70wt％，所說聚醚-1的結(jié)構(gòu)式為R1-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R2(式中，R1、R2表示氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2表示1～50的整數(shù))(S)由下述結(jié)構(gòu)式表示且由環(huán)氧乙烷單元和環(huán)氧丙烷單元進(jìn)行共聚而生成的，[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～80/20且其分子量為5000～50000的聚醚(簡稱為聚醚-2)的含量在10wt％以下，所說聚醚-2的結(jié)構(gòu)式為R3-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R4(式中，R3、R4表示氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2表示50～1000的整數(shù))。
14.如上述11～13的任一項(xiàng)中所述的PTT纖維的制造方法，其特征在于，使用油劑濃度為2～10wt％的水乳液向纖維涂布油劑。
15.如上述11～14的任一項(xiàng)中所述的PTT纖維的制造方法，其特征在于，使用滿足下述必要條件(L)的聚合物，按照紡絲時(shí)的拉伸為60～2000的條件將聚合物從噴絲嘴擠出，其中，(L)是一種聚合物，其中含有0.01～3wt％平均粒徑為0.01～2μm的氧化鈦，而且由該氧化鈦的粒子聚集而成的聚集體的最長部分的長度超過5μm的聚集體的含量在25個(gè)/mg聚合物以下。
16.使用上述1～7的任一項(xiàng)所述的PTT纖維制成的假捻加工紗。
17.一種假捻加工紗，它由90mol％以上為對苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元的PTT構(gòu)成，其特征在于，該假捻加工紗滿足下述的(M)～(O)的必要條件(M)伸縮伸長率 150～300％(N)卷曲數(shù) 4～30個(gè)/cm(O)扭結(jié)數(shù) 0～3個(gè)/cm。
18.如上述17所述的假捻加工紗，其特征在于，其中的卷曲數(shù)為8～25個(gè)/cm。
19.如上述16～18的任一項(xiàng)中所述的假捻加工紗，其特征在于，該假捻加工紗滿足下述必要條件(K)(K)含有0.01～3wt％平均粒徑0.01～2μm的氧化鈦，而且由該氧化鈦的粒子聚集而成的聚集體的最長部分的長度超過5μm的聚集體的含量在12個(gè)/mg纖維以下。
20.如上述16～19的任一項(xiàng)中所述的假捻加工紗，在該假捻加工紗上附著有相當(dāng)于其重量0.5～5wt％的油劑，并且該油劑含有70～100wt％分子量為300～800的脂肪族酯和/或在30℃時(shí)的賴德伍德粘度為20～100秒的礦物油。
21.一種由假捻加工紗卷繞而成的卷裝紗，其特征在于，它由上述16～20的任一項(xiàng)中所述的假捻加工紗卷繞而成。
22.如上述21所述的由假捻加工紗卷繞而成的卷裝紗，其特征在于，該卷繞卷裝紗的硬度為70～90，卷密度為0.6～1.0g/cm3。
23.一種假捻加工紗的制造方法，其特征在于，使用上述1～7的任一項(xiàng)中所述的PTT纖維進(jìn)行拉伸假捻加工。
24.一種假捻加工紗的制造方法，其特征在于，使用上述8～10的任一項(xiàng)中所述的筒子紗狀卷裝紗進(jìn)行拉伸假捻加工。
25.一種布帛，其中的一部分或全部使用上述16～20的任一項(xiàng)中所述的假捻加工紗。
對附圖的簡單說明

圖1(A)是表示可以觀察到來自結(jié)晶性的衍射圖象的廣角X射線衍射圖。
圖1(B)是表示觀察不到來自結(jié)晶性的衍射圖象的廣角X射線衍射圖。
圖2(A)是可以觀察到來自結(jié)晶性的峰的廣角X射線衍射曲線圖。
圖2(B)是觀察不到來自結(jié)晶性的峰的廣角X射線衍射曲線圖。
圖3(A)是表示由本發(fā)明的PTT纖維卷繞在紗管上而形成的筒子紗狀卷裝紗(希望的形狀)的概略圖。
圖3(B)是表示具有脹出的筒子紗狀卷裝紗(不希望的形狀)的概略圖。
圖4是表示當(dāng)纖維通過USTER·TESTER3時(shí)的不均勻曲線(表示纖維的質(zhì)量變化)的曲線圖。
圖5是表示用于制造本發(fā)明的PTT纖維的紡絲機(jī)之一例的概略圖。
圖6(A)、圖6(B)、圖6(C)、圖6(D)是表示在制造本發(fā)明的PTT纖維時(shí)所用的紡絲機(jī)中，用于對纖維進(jìn)行熱處理的局部設(shè)備的例子的概略圖。
用于實(shí)施發(fā)明的最佳方案下面詳細(xì)地說明本發(fā)明。
(1)聚合物原料等(i)在本發(fā)明中使用的聚合物是由90mol％以上為對苯二甲酸丙二醇酯的重復(fù)單元構(gòu)成的PTT(聚對苯二甲酸丙二醇酯)。
此處所說的PTT是指以對苯二甲酸作為酸成分，并以丙二醇(也稱1，3-丙二醇)作為二醇成分生成的聚酯。
在該P(yáng)TT中還可以含有10mol％以下其他的共聚合成分。作為這樣的共聚合成分，可以舉出磺基間苯二甲酸5-鈉、磺基間苯二甲酸5-鉀、磺基-2，6-萘二甲酸4-鈉、3，5-二甲酸苯磺酸四甲基鏻鹽、3，5-二甲酸苯磺酸銨鹽、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、1，4-環(huán)己二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、琥珀酸、己二酸、癸二酸、十二烷二酸、富馬酸、馬來酸、1，4-環(huán)己烷二甲酸等的酯形成性單體。
(ii)在本發(fā)明中使用的聚合物，從紡絲時(shí)或后加工時(shí)抑制起絨或斷絲的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選含有0.01～3wt％平均粒徑0.01～2μm的氧化鈦，而且由該氧化鈦的粒子聚集而成的聚集體的最長部分的長度超過5μm的聚集體的含量在25個(gè)/mg聚合物(該單位表示在1mg的聚合物中所含的聚集體的數(shù)目)以下。
上述的聚合物可按下述方法獲得，即，把氧化鈦一次性地加入到溶劑中，攪拌，然后用離心機(jī)、過濾器等分離除去氧化鈦的聚集體，獲得氧化鈦的分散溶液，然后在聚合反應(yīng)的任意階段將此氧化鈦的分散溶液加入到反應(yīng)物中，使縮聚反應(yīng)完結(jié)，從而獲得所需的聚合物。
在本發(fā)明中使用的氧化鈦，從硬度低和在溶劑中的分散性良好的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選是銳鈦礦型氧化鈦。另外，氧化鈦的平均粒徑優(yōu)選為0.01～2μm，更優(yōu)選為0.05～1μm。平均粒徑不足0.01μm的氧化鈦在實(shí)際上難以獲得，另外，這樣細(xì)的氧化鈦也容易生成聚集體。另外，如果氧化鈦的平均粒徑超過2μm，則不容易減少其最長部分的長度超過5μm的聚集體的數(shù)量。對所用的氧化鈦的粒度分布沒有特別限制，但優(yōu)選是其中1μm以上的粒度成分在全部氧化鈦的20wt％以下，更優(yōu)選在10wt％以下。
在本發(fā)明中使用的氧化劑以分散于溶劑中的狀態(tài)使用，可以將其一次性地分散于作為溶劑的水、乙醇等中，但是當(dāng)需要將其添加到高溫的聚合反應(yīng)體系中時(shí)，更優(yōu)選是將其分散于1，3-丙二醇中。
分散于溶劑中的氧化鈦，即使只用離心機(jī)或過濾器就可以將其中的聚集體分離除去，但是為了盡可能地減少聚集體，優(yōu)選在進(jìn)行離心分離之后，再用過濾器等分離除去其中的聚集體。作為過濾器，優(yōu)選是能夠捕集粒徑超過15μm的粒子的過濾器。
如此獲得的氧化鈦的分散液優(yōu)選在添加到反應(yīng)物中之前加以攪拌或振蕩。這是因?yàn)檠趸佋?，3-丙二醇中容易沉降和聚集，而攪拌和振蕩就是為了抑制氧化鈦的沉降和聚集。
氧化鈦的分散溶液可以在聚合反應(yīng)的任意階段添加到反應(yīng)物中，但是為了抑制氧化鈦的聚集和不使氧化鈦經(jīng)受長時(shí)間的加熱，而且為了使反應(yīng)物具有能使氧化鈦良好地分散的粘度，優(yōu)選是在酯化反應(yīng)或酯交換反應(yīng)結(jié)束之后至縮聚反應(yīng)之間加入氧化鈦。
在本發(fā)明使用的混合物中，可以根據(jù)需要，共聚合進(jìn)或混合進(jìn)各種添加劑，例如熱穩(wěn)定劑、消泡劑、正色劑、阻燃劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、結(jié)晶核劑、熒光增白劑、氧化鈦以外的消光劑等。
(iii)在本發(fā)明中使用的聚合物的極限粘度[η]，從所需纖維的強(qiáng)度、紡絲性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選為0.5～1.4，更優(yōu)選為0.7～1.2％。
當(dāng)極限粘度不足0.5時(shí)，聚合物的分子量過低，因此在紡絲時(shí)或加工時(shí)容易發(fā)生斷絲或起絨，同時(shí)，還難以獲得為假捻加工紗所要求的強(qiáng)度。相反，當(dāng)極限粘度超過1.4時(shí)，由于熔融粘度過高而導(dǎo)致在紡絲時(shí)容易發(fā)生熔斷或紡絲不良的情況。
(iv)在本發(fā)明中使用的聚合物可以直接使用公知的方法來制得。
例如，使用對苯二甲酸或?qū)Ρ蕉姿岫柞ズ捅甲鳛樵希蚱渲屑尤胂喈?dāng)于聚合物重量的0.03～0.1wt％選自下述金屬鹽中的一種或兩種以上，所說的金屬鹽是四丁氧基鈦、四異丙氧基鈦、乙酸鈣、乙酸鎂、乙酸鋅、乙酸鈷、乙酸錳、二氧化鈦和二氧化硅的混合物，然后在常壓下或加壓下進(jìn)行酯交換反應(yīng)，按90～98％的酯交換率獲得對苯二甲酸二羥丙酯，進(jìn)而向其中加入相當(dāng)于聚合物重量的0.02～0.15wt％的，優(yōu)選0.03～0.1wt％的，選自四異丙氧基鈦、四丁氧基鈦、三氧化銻、乙酸銻等催化劑中的一種或兩種以上，在250～270℃和減壓下進(jìn)行反應(yīng)。
(v)可以在聚合的任意階段，優(yōu)選在縮聚反應(yīng)之前加入穩(wěn)定劑，從提高聚合物白度、提高熔融穩(wěn)定性和抑制PTT低聚物或丙烯醛、烯丙醇等分子量在300以下的有機(jī)物生成的觀點(diǎn)考慮是優(yōu)選的。
作為在該情況下的穩(wěn)定劑，優(yōu)選是5價(jià)或/和3價(jià)的磷化合物，或者是受阻酚類化合物。
作為5價(jià)或/和3價(jià)的磷化合物，可以例示磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸、亞磷酸等，其中特別優(yōu)選是磷酸三甲酯。
所謂受阻酚類化合物是指在與酚羥基相鄰的位置處具有能起立體位阻作用的取代基的酚類衍生物，分子內(nèi)具有一個(gè)以上酯鍵的化合物。具體地可以舉出季戊四醇-四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯]、1，1，3-三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷、1，3，5-三甲基-2，4，6-三(3，5-二叔丁基-4-羥芐基)苯、3，9-雙{2-[3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酰氧基]-1，1-二甲基乙基}-2，4，8，10-四氧雜螺[5，5]十一碳烷、1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6-二甲基苯)間苯二甲酸、三甘醇-雙[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羥苯基)丙酸酯]、1，6-己二醇-雙[3-(3，5-二叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯]、2，2-硫代-二亞乙基-雙[3-(3，5-二叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3，5-二叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯]。其中，作為特別優(yōu)選的例子，可以舉出季戊四醇-四[3-(3，5-二叔丁基-4-羥苯基)丙酸酯]。
(2)PTT纖維(I)本發(fā)明的PTT纖維必須滿足下述(A)～(E)的必要條件。
(A)密度1.320～1.340g/cm3(B)雙折射率0.030～0.070(C)熱應(yīng)力峰值 0.01～0.12cN/dtex(D)沸水收縮率 3～40％(E)斷裂伸度40～140％作為本發(fā)明所需解決的課題之一，是要消除纖維的卷纏，因此，很重要的一點(diǎn)是通過纖維結(jié)晶化來使分子固定，以便使紗管上的紗線不產(chǎn)生過大的收縮，而且也不要使分子由于過度取向而成為緊張狀態(tài)。
另外，作為本發(fā)明所需解決的其他課題，是要在長時(shí)間內(nèi)可以按同一條件穩(wěn)定地生產(chǎn)出相同質(zhì)量的假捻加工紗，并且不發(fā)生起絨、斷絲等現(xiàn)象，因此，很重要的一點(diǎn)是要使斷裂伸度處于特定的范圍內(nèi)，同時(shí)要使斷裂伸度、熱應(yīng)力的峰值、沸水收縮率等難以隨時(shí)間而變化。
因此，既要使纖維通過適度地結(jié)晶化而使其分子固定，同時(shí)又要使纖維分子不會由于過度定向而成為緊張狀態(tài)。因此，為了完全解決這些課題，必須使纖維具有一種其結(jié)晶性和取向性皆處于某個(gè)特定范圍內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)。
作為結(jié)晶性的指標(biāo)，可以通過對纖維密度的測定來獲得。由于結(jié)晶部的密度比非晶部的密度大，因此，密度越大，表明其結(jié)晶化程度越高。
作為取向性的指標(biāo)，可以用纖維的雙折射率來表示。
另外，卷纏或拉伸假捻加工性與隨時(shí)間變化有很大關(guān)系，作為用于表示分子取向狀態(tài)、緊張狀態(tài)、固定狀態(tài)的數(shù)值，可以使用熱應(yīng)力峰值、沸水收縮率和斷裂伸度來表示。
因此，通過使纖維的密度、雙折射率、熱應(yīng)力峰值、沸水收縮率和斷裂伸度滿足上述范圍，就可以首次在不發(fā)生卷纏和脹出的狀態(tài)下按工業(yè)規(guī)模制造PTT-POY纖維，并且這種纖維的物性不會隨時(shí)間而變化，因此可以在長時(shí)間內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的拉伸假捻加工。
(i)密度(A)
纖維的密度必須在1.320～1.340g/cm3的范圍內(nèi)。
如果密度超過1.340g/cm3，則容易發(fā)生卷纏潰散。其理由雖然沒有確定，但是可以認(rèn)為，由于纖維的結(jié)晶性過高，因此使纖維本身或纖維的表面變硬，這樣就使得纖維與纖維的接觸面積變小，從而使纖維-纖維之間的靜摩擦系數(shù)下降的緣故。另外，在進(jìn)行拉伸假捻加工時(shí)還容易發(fā)生起絨或斷絲，從而難以按工業(yè)規(guī)模穩(wěn)定地進(jìn)行拉伸假捻加工。
另一方面，如果密度不足1.320g/cm3，則會由于結(jié)晶化沒有充分進(jìn)行而不能使纖維固定下來，因此在卷繞后就會由于纖維收縮而導(dǎo)致纖維卷纏，同時(shí)纖維的物性也會隨時(shí)間而變化，因此難以在長時(shí)間內(nèi)按同一條件制得相同質(zhì)量的假捻加工紗。
纖維的密度優(yōu)選為1.322～1.336g/cm3，更優(yōu)選為1.326～1.334g/cm3。
(ii)雙折射率(B)與熱應(yīng)力峰值(C)的關(guān)系纖維的雙折射率必須在0.030～0.070的范圍內(nèi)，熱應(yīng)力峰值必須在0.01～0.12cN/dtex的范圍內(nèi)。
如果纖維的雙折射率超過0.070或者熱應(yīng)力峰值超過0.12cN/dtex，則纖維的收縮力過強(qiáng)，因此在卷繞后容易發(fā)生大的收縮和卷纏。
如果纖維的雙折射率不足0.030或者熱應(yīng)力峰值不足0.01cN/dtex，則其取向性過低并且沒有結(jié)晶化，因此即使在室溫下保存，其沸水收縮率等的物性也會隨時(shí)間而變化。另外，在為了抑制纖維物性隨時(shí)間變化而對纖維進(jìn)行熱處理以使其結(jié)晶化時(shí)，纖維就會變脆。因此，在上述任一種情況下都不適合進(jìn)行工業(yè)規(guī)模的拉伸假捻加工。
因此，纖維的雙折射率優(yōu)選為0.035～0.065，更優(yōu)選為0.040～0.060。另外，熱應(yīng)力峰值優(yōu)選為0.015～0.10cN/dtex，更優(yōu)選為0.02～0.08cN/dtex。
另外，熱應(yīng)力顯示峰值的溫度優(yōu)選為50～80℃。如果不足50℃，則會在卷繞后由于較大的收縮而導(dǎo)致卷纏。如果超過80℃，則會在拉伸假捻加工時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲。因此，熱應(yīng)力的峰值溫度更優(yōu)選為55～75℃，特別優(yōu)選為57～70℃。
(iii)沸水收縮率(D)纖維的沸水收縮率必須在3～40％的范圍內(nèi)。
在沸水收縮率超過40％時(shí)，由于沒有進(jìn)行結(jié)晶化而不能使結(jié)構(gòu)固定下來。因此，即使在室溫下保存，其沸水收縮率和熱應(yīng)力峰值等物性也會發(fā)生變化，因此難以在長時(shí)間內(nèi)按同一條件并且在不發(fā)生起絨和斷絲的情況下穩(wěn)定地生產(chǎn)出具有同樣質(zhì)量的假捻加工紗。另外，如果沸水收縮率不足3％，則纖維會變脆，并且較多地發(fā)生起絨和斷絲，從而會使拉伸假捻加工發(fā)生困難。因此，沸水收縮率優(yōu)選為4～20％，更優(yōu)選為5～15％，特別優(yōu)選為6～10％。
(iv)斷裂伸度(E)纖維的斷裂伸度必須在40～140％的范圍內(nèi)。
如果斷裂伸度不足40％，則會由于伸度過低而難以進(jìn)行拉伸假捻加工。如果斷裂伸度超過140％，則會由于纖維的取向度過低并且沒有進(jìn)行結(jié)晶化而變得非常容易隨時(shí)間而變化，或者由于取向度過低而且進(jìn)行了結(jié)晶化而使纖維變得非常脆，從而難以按工業(yè)規(guī)模進(jìn)行拉伸假捻加工。斷裂伸度的優(yōu)選范圍是50～120％，更優(yōu)選是60～100％。
為了能夠在沒有起絨、斷絲的情況下進(jìn)行穩(wěn)定而高速的拉伸假捻加工，斷裂伸度的標(biāo)準(zhǔn)偏差優(yōu)選在10％以下。此處所說的斷裂伸度的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以通過對20點(diǎn)的樣品進(jìn)行纖維的斷裂伸度測得的結(jié)果求出。當(dāng)斷裂伸度的標(biāo)準(zhǔn)偏差超過10％時(shí)，纖維伸度的不均勻性過大，換言之，也就是容易發(fā)生斷絲的部分較多，因此，在進(jìn)行高速的拉伸假捻加工時(shí)容易發(fā)生起絨和斷絲的現(xiàn)象。因此，標(biāo)準(zhǔn)偏差越小越好，最好是0％。斷裂伸度的標(biāo)準(zhǔn)偏差的優(yōu)選范圍是在7％以下，特別優(yōu)選在5％以下。
(II)PTT纖維的物性等(i)利用廣角X射線衍射來觀察來自結(jié)晶的衍射在本發(fā)明中，纖維優(yōu)選是結(jié)晶化的，也就是說，優(yōu)選是在纖維的廣角X射線衍射圖象中觀察到來自結(jié)晶的衍射。作為觀察來自結(jié)晶的衍射的方法，通常是使用成象板X射線衍射裝置(下文簡稱為IP)的方法和使用計(jì)數(shù)器的方法這兩種方法。雖然使用任一種方法都能觀察到衍射，但較好是誤差較少的計(jì)數(shù)器法。
下面通過附圖對廣角X射線衍射進(jìn)行詳細(xì)描述。
作為使用IP沿著垂直于纖維的方向照射X射線的代表性例子，在圖1(A)中示出了在可以觀察到來自結(jié)晶的衍射圖象時(shí)的纖維的衍射圖象，在圖1(B)中示出了在觀察不到來自結(jié)晶的衍射圖象時(shí)的纖維的衍射圖象。
此處，作為X射線，使用CuKα線。已知PTT具有屬于三斜晶型的晶型(例如可以參照Polym.Prepr.Jpn.，第26卷，427頁，1997年發(fā)行)，如圖1(A)所示，可以觀察到來自多個(gè)結(jié)晶的衍射圖象。
在本發(fā)明中，如圖1(A)所示，在對赤道方向的2θ＝15.5°附近進(jìn)行觀察時(shí)，根據(jù)是否能夠觀察到來自(010)面的衍射圖象來進(jìn)行判定。另一方面，在圖1(B)中，只觀察到來自非晶的環(huán)狀的光暈，卻觀察不到象圖1(A)所示那樣來自結(jié)晶的峰。
另外，按照使用計(jì)數(shù)器的方法，在沿著垂直于纖維的方向照射X射線并沿著垂直于纖維軸的方向進(jìn)行θ-2θ掃描時(shí)，作為垂直于纖維軸的方向的衍射圖象的代表性例子，在圖2(A)中示出了可觀察到來自結(jié)晶的衍射峰時(shí)的圖象，在圖2(B)中示出了觀察不到來自結(jié)晶的衍射峰時(shí)的圖象。在此情況下的X射線也使用CuKα線。與使用成象板X射線衍射裝置的方法相同，在纖維結(jié)晶化的情況下，可以觀察到2θ＝15.5°附近的來自(010)面的衍射峰。
在本發(fā)明中，如圖2(A)所示，根據(jù)垂直于纖維軸的方向進(jìn)行θ-2θ掃描時(shí)的衍射強(qiáng)度是否滿足下述公式來判定是否能觀察到衍射，所說公式為I1/I2≥1.0式中，I1表示2θ＝15.5～16.5°時(shí)的最大衍射強(qiáng)度，I2表示2θ＝18～19°時(shí)的平均衍射強(qiáng)度。
另一方面，在圖2(B)中只觀察到來自非晶的寬峰衍射，卻觀察不到象圖2(A)那樣來自結(jié)晶的峰。在此情況下就不滿足上述公式。
當(dāng)按廣角X射線衍射法能夠觀察到來自結(jié)晶的衍射峰時(shí)，就表明纖維已明顯結(jié)晶化并且其結(jié)構(gòu)已經(jīng)固定。當(dāng)觀察不到來自結(jié)晶的衍射時(shí)，就表明纖維沒有結(jié)晶化。由于分子沒有被固定，因此使得纖維收縮并發(fā)生卷纏，同時(shí)使得纖維的物性隨時(shí)間而變化，所以不能在長時(shí)間內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定的假捻加工。
I1/I2的比值優(yōu)選在1.1以上，更優(yōu)選在1.2以上。
(ii)油劑在本發(fā)明中，所謂油劑就是指粘附在纖維表面上的有機(jī)類化合物。當(dāng)然，油劑的一部分也可以滲透到纖維內(nèi)部。
優(yōu)選在本發(fā)明纖維的表面上粘附有相當(dāng)于纖維質(zhì)量0.2～3wt％滿足下述(P)～(S)必要條件的油劑。
(P)由碳原子數(shù)4～30的醇與環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷形成的加成化合物中選擇的一種以上的非離子型表面活性劑的含量為5～50wt％。
(Q)離子型表面活性劑的含量為1～8wt％。
(R)含有分子量300～700的脂肪族酯中的一種以上，和/或由下述結(jié)構(gòu)式表示的聚醚中的一種以上，所說的聚醚是由環(huán)氧乙烷單元與環(huán)氧丙烷單元進(jìn)行共聚而生成的且其中[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～70/30，其分子量為1300～3000的聚醚(簡稱聚醚-1)，并且該脂肪族酯與該聚醚-1二者的總含量為40～70wt％，所說的結(jié)構(gòu)式為R1-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)GH2O)n2-R2(式中，R1、R2表示氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2是1～50的整數(shù))(S)由下述結(jié)構(gòu)式表示的聚醚的含量在10wt％以下，所說的聚醚是由環(huán)氧乙烷單元與環(huán)氧丙烷單元進(jìn)行共聚而生成的且其中[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～80/20，其分子量為5000～50000的聚醚(簡稱為聚醚-2)，所說的結(jié)構(gòu)式為R3-O-(CH2GH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R4
(式中，R3、R4表示氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2是50～1000的整數(shù))。
下面對各油劑成分進(jìn)行說明，其中的wt％是相對于纖維質(zhì)量的比例。
(a)必要條件(P)作為油劑第1構(gòu)成成分必要條件(P)的化合物是選自由碳原子數(shù)4～30的醇與環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷生成的加成化合物中一種以上的非離子型表面活性劑。
這些非離子型表面活性劑是適合用于使油劑各成分適當(dāng)乳化的乳化劑，它是一種能夠提高纖維的集束性和油劑的附著性，而且能在不損害PTT纖維的平滑性的條件下適度地提高纖維-纖維之間的靜摩擦系數(shù)以及能夠抑制絡(luò)筒滑動和抑制脹出的有效成分。
在非離子型表面活性劑中，氫原子的一部分或全部可以被羥基、具有鹵素原子等雜原子的基團(tuán)或元素取代。醇的碳原子數(shù)優(yōu)選為4～30，而從乳化性和集束性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選為6～30，更優(yōu)選為8～18。環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷的加成摩爾數(shù)優(yōu)選為1～30，而從提高平滑性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選為3～15。
作為非離子型表面活性劑，優(yōu)選是由碳原子數(shù)為4～30的脂肪族醇加成了環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷而生成的飽和烷基醚。通過使用這類非離子型表面活性劑，對于提高纖維的平滑性和抑制脹出這兩方面都具有很好的效果。
飽和烷基醚的種類可以根據(jù)纖維的制造條件、后加工條件、用途來決定，但在要求更好平滑性的情況下，優(yōu)選使用直鏈烷基醚，而在容易發(fā)生脹出的情況下，優(yōu)選使用側(cè)鏈烷基醚。當(dāng)然，也可以將它們混合使用，在此情況下，優(yōu)選根據(jù)不同的目的適宜地調(diào)整其混合比。
作為非離子型表面活性劑的具體例，可以舉出聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯硬脂基油醚、聚氧乙烯油醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯辛醚、聚氧乙烯異硬脂醚、聚氧丙烯硬脂醚、聚氧丙烯月桂醚等。從平滑性和絡(luò)筒滑動性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選是聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯異硬脂醚等。
在本發(fā)明的油劑中的非離子型表面活性劑的含量優(yōu)選為5～50wt％。如果不足5wt％，則難以充分地提高纖維-纖維之間的靜摩擦系數(shù)，有時(shí)只能獲得脹出大的絡(luò)筒。如果超過50wt％，則纖維的平滑性劣化，在紡絲或假捻加工時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲。非表面活性劑含量的更優(yōu)選范圍是6～30wt％。
(b)必要條件(Q)作為油劑第2構(gòu)成成分必要條件(Q)的化合物是離子型表面活性劑。在要向纖維賦予抗靜電性、耐磨耗性、乳化性和防銹性的同時(shí)，適度地提高纖維-纖維之間的靜摩擦系數(shù)，抑制絡(luò)筒的滑動和抑制脹出現(xiàn)象，上述離子型表面活性劑是有效的成分。
作為離子型表面活性劑，可以使用陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、兩性表面活性劑中的任何一種，但是從既能維持耐熱性，又能賦予抗靜電性、耐磨耗性、乳化性和防銹性的觀點(diǎn)考慮，特別優(yōu)選使用陰離子型表面活性劑。當(dāng)然，也可以將兩種以上的表面活性劑組合使用。
作為離子型表面活性劑的具體例，可以舉出由下述化學(xué)式表示的化合物(k)～(n)，這些化合物能夠較好地向纖維賦予抗靜電性、耐磨耗性、乳化性和防銹性。
(k)R5-SO3-X(l)(R6-O-)P(＝O)(OX)2(m)(R7-O-)(R8-O-)P(＝O)(OX)(n)R9-COO-X式中，R5～R9表示氫原子、碳原子數(shù)4～30的有機(jī)基團(tuán)。此處，作為有機(jī)基團(tuán)，可以是烴基，也可以是烴基的一部分或全部被酯基、羥基、酰氨基、羧基、鹵素基團(tuán)、磺酸基等的具有雜原子的基團(tuán)或元素取代者。優(yōu)選是碳原子數(shù)為8～18的烴基。X表示堿金屬或堿土金屬。
特別適合作為離子型表面活性劑的化合物是那些具有(k)～(n)的結(jié)構(gòu)，而且其中的R5～R9是具有象-C(-R10)(-R11)或-C(-R12)(-R13)(-R14)那樣支鏈結(jié)構(gòu)的化合物，當(dāng)油劑中含有這些離子型表面活性劑時(shí)，可以抑制纖維-纖維之間的滑動，因此在將纖維卷繞成筒子紗狀的卷裝紗時(shí)，就能向卷裝紗賦予優(yōu)良的形狀，因此較為理想。作為這些化合物的具體結(jié)構(gòu)，可以舉出下述的例子X-OOCCH(-R15)CH2COO-XR16-OOCCH(-SO3-X)CHCOO-R17R18-OOCCH(-R19)CH2COO-X式中，R10～R19是氫原子、碳原子數(shù)3～30的有機(jī)基團(tuán)。此處，作為有機(jī)基團(tuán)，可以是烴基，也可以是烴基的一部分或全部被酯基、羥基、酰氨基、羧基、鹵素基團(tuán)、磺酸基等的具有雜原子的基團(tuán)或元素取代者。優(yōu)選是碳原子數(shù)為8～18的烴基。X表示堿金屬或堿土金屬。
這些離子型表面活性劑在油劑中的含量優(yōu)選為1～8wt％，因?yàn)樵诖藯l件下，既不會損害纖維的平滑性，又能抑制在假捻時(shí)的加熱器污染，而且能夠賦予上述的抗靜電性或抑制絡(luò)筒滑動的效果，因此較為理想。如果不足1wt％，則所獲的抗靜電性、耐磨耗性、乳化性、防銹性不充分，同時(shí)在纖維-纖維之間的靜摩擦系數(shù)過低，難以抑制絡(luò)筒的滑動，容易成為脹出大的絡(luò)筒。另外，如果超過8wt％，則會導(dǎo)致摩擦力過大，并可能使加熱器污染增加，結(jié)果使得在進(jìn)行紡絲和假捻加工時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲。更優(yōu)選的范圍是1.5～5wt％。
(c)必要條件(R)作為油劑第3構(gòu)成成分必要條件(R)的化合物是脂肪族酯、聚醚-1中的一種以上。
這些化合物是用于提高PTT纖維的平滑性、降低該纖維-金屬間的動摩擦系數(shù)以及改善纖維-纖維間的靜摩擦和磨耗性的有效成分。其中，脂肪族聚酯能特別有效地提高平滑性，另外，聚醚-1具有提高油膜強(qiáng)度的作用，因此能夠有效地改善纖維-纖維間的靜摩擦和磨耗性。這些成分的使用比例可以根據(jù)所制造的纖維的用途來適宜地選擇。此處所說的脂肪族酯是指分子量為300～700的脂肪族酯。
作為脂肪族脂，可以舉出各種合成品和天然油脂。特別是在為了提高平滑性時(shí)，優(yōu)選使用具有直線結(jié)構(gòu)的合成品的脂肪族酯。
作為合成品的脂肪族酯，可以舉出單酯、二酯、三酯、四酯、五酯、六酯等。從平滑性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用單酯、二酯和三酯。當(dāng)脂肪族酯的分子量不足300時(shí)，油膜的強(qiáng)度過低，容易由于導(dǎo)桿或羅拉的作用而從纖維的表面上脫離，從而導(dǎo)致纖維的平滑性降低，或者由于蒸汽壓過低而導(dǎo)致在生產(chǎn)工藝中飛散，從而導(dǎo)致作業(yè)環(huán)境劣化，這是存在的問題。脂肪族酯的分子量如果超過700，則會由于油劑的粘性過高而導(dǎo)致平滑性和尺寸固定性降低，因此不好。分子量為350～500的脂肪族聚酯能顯示特別優(yōu)異的平滑性，因此最為理想。
作為優(yōu)選合成品的具體例，可以舉出硬脂酸異辛酯、硬脂酸辛酯、棕櫚酸辛酯、月桂酸油基酯、油酸油基酯、油酸月桂酯、己二酸二油基酯、三月桂酸甘油酯等。當(dāng)然，也可以將其中的兩種以上的脂肪族酯組合起來使用。在這些脂肪族酯中，從平滑性優(yōu)良的觀點(diǎn)考慮，特別優(yōu)選是硬脂酸辛酯、油酸油基酯、油酸月桂酯等由一元羧酸與1元醇生成的脂肪族酯。
另外，在希望提高耐熱性的情況下，優(yōu)選使用分子量為400～600的脂肪族酯。在此情況下，氫原子中的一部分也可以被具有氧原子或硫原子等雜原子的基團(tuán)，例如醚基、酯基、硫酯基、硫醚基等取代。
另外，本文所說的聚醚-1是指由下述結(jié)構(gòu)式表示的聚醚R1-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R2式中，R1、R2為氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2是1～50的整數(shù)。
作為有機(jī)基團(tuán)，可以是烴基，也可以是烴基中的一部分或全部被羥基、具有鹵素原子等雜原子的基團(tuán)或元素取代者。R1、R2優(yōu)選為氫原子或碳原子數(shù)為5～18的脂肪族醇。
在聚醚-1中，環(huán)氧丙烷單元與環(huán)氧乙烷單元二者可以無規(guī)共聚，也可以嵌段共聚。[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比優(yōu)選為20/80～70/30，其結(jié)果是可以提高抑制摩擦的效果。更優(yōu)選是[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為40/60～60/40。聚醚-1的分子量優(yōu)選為1300～3000。在此情況下，采用符合分子量的n1和n2的值。該分子量是特別重要的，當(dāng)分子量不足1300時(shí)，對磨損的抑制效果小，而當(dāng)分子量超過3000時(shí)，纖維的靜摩擦系數(shù)下降過多，從而導(dǎo)致卷繞形態(tài)有劣化的傾向。
在必要條件(R)中，聚醚-1與脂肪族酯的合計(jì)量優(yōu)選為40～70wt％。如果該合計(jì)量不足40wt％，則或者纖維的平滑性低劣，或者由于摩擦和磨損性劣化而導(dǎo)致在紡絲或假捻加工時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲。如果超過70wt％，則纖維容易變得非常光滑，因此容易導(dǎo)致絡(luò)筒滑動和卷裝紗形狀劣化。
(d)必要條件(S)作為油劑第4構(gòu)成成分必要條件(S)的化合物是聚醚-2。
聚醚-2起到提高油膜強(qiáng)度的作用。因此，它能有效地改善纖維-纖維間的靜摩擦和磨損性，所以優(yōu)選使用聚醚-2。
此處所說的聚醚-2是指由下述結(jié)構(gòu)式表示的聚醚。
R3-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R4式中，R3、R4是氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2是50～1000的整數(shù)。
在聚醚-2中，環(huán)氧丙烷單元與環(huán)氧乙烷單元可以無規(guī)共聚，也可以嵌段共聚。另外，[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～80/20，分子量為5000～50000。在此情況下，采用合乎分子量的n1、n2的值。分子量如果超過50000，則聚醚-2會變成固體，從而容易使摩擦系數(shù)增高。
如果根據(jù)需要在本發(fā)明使用的油劑中含有上述聚醚-2，則其含量優(yōu)選在10wt％以下。如果超過10wt％，則其纖維容易變得過于光滑，從而容易導(dǎo)致絡(luò)筒滑動和筒子紗狀卷裝紗的形狀變差。
在能夠滿足上述(P)～(S)必要條件的油劑中，滿足這些必要條件的構(gòu)成成分的含量的合計(jì)量優(yōu)選在油劑總量的50～100wt％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在60～100wt％的范圍內(nèi)。因此，在本發(fā)明使用的油劑中，可以在不損害本發(fā)明目的的范圍內(nèi)，也就是在50wt％以下的范圍內(nèi)存在上述構(gòu)成成分以外的油劑成分。
對于這樣的油劑成分沒有特殊限制，但是，為了提高平滑性和油劑在纖維上的擴(kuò)展性，該油劑成分可以含有礦物油，在必要條件(R)中記載以外的脂肪族酯或聚醚、硅化合物，例如二甲基硅烷、二甲基硅烷中的甲基的一部分通過烷基加成了3～100mol左右環(huán)氧乙烷和/或環(huán)氧丙烷而成的化合物，具有碳原子數(shù)5～18的有機(jī)基團(tuán)的氧化胺等。另外，還可以含有本發(fā)明規(guī)定以外的酯化合物，例如具有醚基的酯等。另外，也可以含有公知的防腐劑、防銹劑、抗氧化劑等。
由以上構(gòu)成成分構(gòu)成的油劑可以不經(jīng)稀釋就直接使用，也可以將其預(yù)先分散于水中制成乳液整理劑，然后再使其附著到纖維上。為了抑制油劑的附著不均勻和為了改善絡(luò)筒的卷裝紗的形狀，優(yōu)選是制成油劑濃度為1～20wt％的水乳液，然后將其作為油劑涂布到纖維上，該油劑濃度更優(yōu)選為2～10wt％，特別優(yōu)選為3～7wt％。油劑的比例如果不足1wt％，則會導(dǎo)致在加熱第1滾筒上揮發(fā)的水分量過多，因此會由于揮發(fā)熱的原因而不容易使纖維均勻地承受規(guī)定的溫度。其結(jié)果，容易發(fā)生熱處理的不均勻或染斑等。如果油劑的比例超過20wt％，則整理劑的粘度增高，而且，當(dāng)需要將一定量油劑賦予纖維時(shí)，就會由于整理劑的量較少而難以使油劑均勻地分布到纖維上。
油劑在纖維上的附著率優(yōu)選為0.2～3wt％。當(dāng)該附著率不足0.2wt％時(shí)，油劑的效果較小，結(jié)果會由于靜電的作用而使紗線紊亂，或者由于摩擦而容易產(chǎn)生斷絲或起絨。另外，該附著率如果超過3wt％，則纖維在行進(jìn)時(shí)的阻力容易增大，或者由于油劑附著在羅拉、加熱板或?qū)U等上面而將這些設(shè)備污染。在進(jìn)行假捻加工時(shí)使用油劑的情況下，油劑的附著率優(yōu)選為0.25～1.0wt％，特別優(yōu)選為0.3～0.7wt％。當(dāng)然，油劑的一部分可以滲透入纖維內(nèi)部。
(iii)PTT纖維的摩擦系數(shù)根據(jù)本發(fā)明，如下式所示，把通過纖維-纖維間的靜摩擦系數(shù)F/Fμs與纖維的總纖度d(dtex)計(jì)算出的值稱為纖度校正靜摩擦系數(shù)G。對于本發(fā)明的PTT纖維，希望該G值為0.06～0.25。
G＝(F/Fμs)-0.00383×dF/Fμs是一個(gè)參數(shù)，它用于表示由于纖維之間的摩擦而導(dǎo)致發(fā)生起絨的容易程度，或者在絡(luò)筒上的紗線發(fā)生滑動的容易程度。由于該數(shù)值與纖維之間的接觸面積成比例，因此它隨纖度的不同而異。因此，希望G的值在特定的范圍內(nèi)。
如果G的值不足0.06，則卷繞在紗管上的纖維容易滑動，從而導(dǎo)致發(fā)生脹出或卷纏潰散。
所謂脹出是指，如圖3(B)所示，由于紗線的卷纏而導(dǎo)致卷裝紗的收縮而起到一種增強(qiáng)卷裝紗的壓緊力的作用時(shí)所引起的筒子紗狀卷裝紗(100)的膨脹而形成的端面(102a)。
另一方面，如果G超過0.25，則在解散紗線時(shí)或在進(jìn)行拉伸假捻加工時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲。G的更優(yōu)選范圍是0.1～0.2，特別優(yōu)選的范圍是0.12～0.18。
根據(jù)本發(fā)明，纖度校正靜摩擦系數(shù)G優(yōu)選滿足上述范圍，而且，纖維-金屬間的動摩擦系數(shù)F/Mμd優(yōu)選為0.15～0.30。F/Mμd是一個(gè)參數(shù)，該參數(shù)不僅表示纖維與輥?zhàn)?、加熱板等的金屬部件之間的滑動的容易程度，同時(shí)也表示纖維與導(dǎo)紗器類或假捻機(jī)的圓盤、皮帶之間的滑動的容易程度。如果F/Mμd不足0.15，則纖維與假捻機(jī)的圓盤或皮帶之間的摩擦過低，存在不能接受充分捻轉(zhuǎn)的傾向，而如果F/Mμd超過0.30，則纖維與加熱板或?qū)Ъ喥黝愔g的滑動變差，具有容易發(fā)生起絨或斷絲的傾向。更優(yōu)選的F/Mμd值為0.17～0.27。
另外，根據(jù)本發(fā)明，纖維-纖維之間的動摩擦系數(shù)F/Fμd優(yōu)選為0.3～0.65。纖維-纖維之間的動摩擦系數(shù)是表示由于纖維相互之間的擦傷而發(fā)生起絨的容易程度的參數(shù)。如果F/Fμd小于0.3，則纖維之間過于容易滑動，這樣反而會使紡絲、拉伸性降低。如果超過0.65，則摩擦力過高，從而容易發(fā)生起絨和斷絲。
作為引起摩擦系數(shù)變化的主要原因，可以舉出纖維的結(jié)晶性、取向性、油劑的種類、附著率和水分的含量。通過將這些參數(shù)在本發(fā)明的范圍內(nèi)調(diào)整，就能使其成為上述優(yōu)選的摩擦系數(shù)。
(iv)氧化鈦和U％為了能在不發(fā)生起絨或斷絲的情況下以穩(wěn)定的高速進(jìn)行拉伸假捻加工，優(yōu)選是使纖維中的氧化鈦含量在不妨礙上述加工的特定范圍內(nèi)并且使纖維成為沿長度方向均勻的纖維。為此，優(yōu)選使PTT纖維含有0.01～3wt％平均粒徑為0.01～2μm的氧化鈦，而且由該氧化鈦粒子聚集而成的聚集體的最長部分的長度超過5μm的聚集體的含量在12個(gè)/mg纖維以下，以及U％為0～2％。
下面對這些要點(diǎn)進(jìn)行說明。
在本發(fā)明的PTT纖維中，從作為消光劑和減小摩擦系數(shù)的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選含有0.01～3wt％平均粒徑為0.01～2μm的氧化鈦。PTT具有比PET或PBT大的摩擦系數(shù)，因此，在紡絲時(shí)或進(jìn)行假捻加工時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲。一旦在纖維中含有氧化鈦，就能使摩擦系數(shù)降低，從而能夠抑制在紡絲時(shí)或假捻加工時(shí)的起絨或斷絲。如果氧化鈦的含量不足0.01wt％，則摩擦系數(shù)的降低效果過小，并且纖維的光澤顯得過高，同時(shí)會使纖維的外觀變得低劣。另一方面，如果氧化鈦的含量超過3wt％，則不僅會使摩擦系數(shù)的降低效果達(dá)到了飽和，并且會使氧化鈦從纖維上剝落，并因此污染了紡絲機(jī)或卷繞機(jī)。該氧化鈦含量的優(yōu)選范圍是0.03～2wt％。
本發(fā)明的PTT纖維，在由氧化鈦粒子聚集而成的聚集體中，最長部分的長度超過5μm的聚集體的含量優(yōu)選在12個(gè)/mg纖維(該單位表示在1mg的纖維中所含的聚集體的數(shù)目)以下。通過滿足這一條件，可以抑制本發(fā)明的PTT纖維的伸度等物性的波動情況。上述聚集體的含量更優(yōu)選在10個(gè)/mg纖維以下，特別優(yōu)選在7個(gè)/mg纖維以下。
另外，本發(fā)明的PTT纖維的U％優(yōu)選在0～2％以下。
U％是使用Zellweger Uster株式會社制的USTER·TESTER3裝置，根據(jù)纖維試樣的質(zhì)量變化求得的值。在該裝置中，使纖維試樣從電極之間通過，根據(jù)這時(shí)介電常數(shù)的變化來測定質(zhì)量的變化。當(dāng)將該試樣按一定速度通過該裝置時(shí)，可以獲得如圖4所示的波動曲線。應(yīng)予說明，在圖4中，M表示質(zhì)量，t表示時(shí)間，Xi表示質(zhì)量的瞬時(shí)值，Xave表示質(zhì)量瞬時(shí)值的平均值，T表示測定時(shí)間，a表示Xi與Xave之間的面積(圖4中的斜線部分)。利用該結(jié)果，可以使用下述等式求出U％。
U％＝[a/(Xave×T)]×100在U％超過2％的情況下，在進(jìn)行假捻加工時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲，并且容易成為染色不勻或卷曲不勻的程度大的假捻加工紗。U％優(yōu)選在1.5％以下，更優(yōu)選在1.0％以下。當(dāng)然，U％越低越好。
(v)強(qiáng)度本發(fā)明的PTT纖維的強(qiáng)度優(yōu)選在1.3cN/dtex以上。如果強(qiáng)度不足1.3cN/dtex，則會由于纖維強(qiáng)度低而導(dǎo)致在使纖維解散時(shí)或進(jìn)行拉伸假捻加工時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲。
纖維強(qiáng)度優(yōu)選在1.5cN/dtex以上，更優(yōu)選在1.7cN/dtex以上。
(vi)本發(fā)明的PTT纖維優(yōu)選是復(fù)絲纖維。
對總纖度沒有限定，但總纖度通常優(yōu)選為5～400dtex，更優(yōu)選為10～300dtex。對單絲纖度沒有限定，但單絲纖度優(yōu)選為0.1～20dtex，更優(yōu)選為0.5～10dtex，特別優(yōu)選為1～5dtex。
對纖維的斷面形狀沒有限制，可以是圓、三角、其他多角形、扁平、L型、W型、十字型、井字型、啞鈴型等，它可以是實(shí)心纖維，也可以是空心纖維。
(3)筒子紗狀卷裝紗本發(fā)明的PTT纖維優(yōu)選卷繞成筒子紗狀的卷裝紗。
近年來，隨著假捻加工工序的現(xiàn)代化和合理化，優(yōu)選是使卷裝紗大型化，也就是將紗線卷繞成盡可能大的筒子紗狀卷裝紗。另外，通過制成筒子紗狀卷裝紗，在為了進(jìn)行拉伸假捻加工而將紗線解散時(shí)，可以使解散張力的變動小，因此可以進(jìn)行穩(wěn)定的加工。
(i)脹出率由本發(fā)明的PTT纖維卷繞成的筒子紗狀卷裝紗，其脹出率優(yōu)選在20％以下。
圖3(A)示出了由紗線卷裝成所希望形狀的筒子紗狀卷裝紗(100)，紗線在紗管等的芯軸(103)上卷繞成具有平坦端面(102)的圓筒狀紗層(104)。
如圖3(B)所示，脹出是在筒子紗狀卷裝紗(100)的鼓起的端面(102a)，這是由于卷纏所造成的卷裝紗的收縮而導(dǎo)致壓緊力增強(qiáng)時(shí)所引起的。脹出率的測定方法如下，也就是如圖3(A)或圖3(B)所示那樣測定其最內(nèi)層的卷幅Q以及鼓起最高部分的卷幅R，然后用下述等式(2)算出的值就是脹出率。
脹出率(％)＝[(R-Q)/Q]×100(2)脹出率是一個(gè)用于表示卷纏程度的參數(shù)。
當(dāng)筒子紗狀卷裝紗的脹出率超過20％時(shí)，其卷纏力過大，在較多情況下不能將卷裝紗從卷繞機(jī)的心軸上拔下來，另外，由于解散張力不均勻而容易引起斷絲、起絨和染色不均勻等。優(yōu)選是脹出率在15％以下，更優(yōu)選在10％以下。
(ii)紗管對于工業(yè)生產(chǎn)來說，從提高作業(yè)效率和降低成本的觀點(diǎn)考慮，很重要的一點(diǎn)是要減少在紡絲時(shí)的紗管交換次數(shù)。另外，在拉伸假捻工序中，在使用筒子紗狀卷裝紗之后，要接到下一個(gè)筒子紗狀卷裝紗而繼續(xù)使用，減少這種接線的次數(shù)對于提高作業(yè)效率和降低成本也是極為重要的。
因此，在這種筒子紗狀管裝紗上，優(yōu)選能卷裝2kg以上本發(fā)明的PTT纖維，更優(yōu)選為3kg以上，特別優(yōu)選為5kg以上。
當(dāng)不足2kg時(shí)，紗管的交換頻率或接線頻率過高，這樣就會降低工業(yè)生產(chǎn)的效率。
在本發(fā)明中所用紗管的材質(zhì)，可以是酚醛樹脂等的樹脂、金屬、紙等材料中的任一種。
當(dāng)材質(zhì)為紙時(shí)，其厚度優(yōu)選在5mm以上。作為紗管的尺寸，其直徑優(yōu)選為50～250mm，更優(yōu)選為80～150mm。另外，在紗管上的纖維的卷幅Q優(yōu)選為40～300mm，更優(yōu)選為60～200mm。使用在該范圍內(nèi)的紗管和卷幅，可以容易地獲得卷裝外觀良好并且其解散性良好的筒子紗狀卷裝紗。
(iii)放縮率卷繞在本發(fā)明的筒子紗狀卷裝紗上的PTT纖維的放縮率優(yōu)選為0～3.0％。此處所說的放縮率是用下述等式表示的值。
放縮率(％)＝[(L0-L1)/L0]×100式中，L0表示在筒子紗狀卷裝紗上的纖維長度(cm)，L1表示從筒子紗狀卷裝紗上將紗線解散，放置7天之后的纖維長度(cm)。
該放縮率的值是表示在紗管上的纖維究竟收縮了多少的值，也是作為卷纏的指標(biāo)。如果放縮率超過3.0％，則表示纖維明顯地收縮并且容易發(fā)生卷纏。另外，當(dāng)放縮率顯示負(fù)值時(shí)，由于纖維變得松弛而容易發(fā)生卷纏潰散。放縮率的值優(yōu)選為0.1～2.5％，更優(yōu)選為0.2～2.0％，特別優(yōu)選為0.3～1.5％。
(4)PTT纖維的制造方法下面對用于獲得本發(fā)明的PTT纖維和筒子紗狀卷裝紗的方法的一例進(jìn)行說明。
本發(fā)明的PTT纖維可通過下述方法制得，即，把基本上由90mol％以上為對苯二甲酸丙二醇酯的重復(fù)單元構(gòu)成的PTT從噴絲嘴擠出，把擠出的熔融復(fù)絲急冷以使其變成固體復(fù)絲，在50～170℃下進(jìn)行熱處理，然后以0.02～0.2cN/dtex的卷繞張力，按2000～4000m/分的速度卷繞，從而獲得本發(fā)明的PTT纖維。
下面利用圖5、圖6(A)、圖6(B)、圖6(C)、圖6(D)來詳細(xì)地描述本發(fā)明PTT纖維的優(yōu)選制造方法。
在上述各圖中各符號的定義如下1-干燥機(jī)、2-擠出機(jī)、3-曲軌、4-紡絲頭、5-噴絲嘴組件、6-噴絲嘴、7-保溫區(qū)域、8-復(fù)絲、9-冷卻風(fēng)、10-涂布整理劑的裝置、11-第一輥、12-自由輥、13-卷繞機(jī)、13a-心軸和卷裝紗、13b-接觸輥(touch roll)、14-紡絲室、15-纖維熱處理區(qū)、16-第二輥、17-第一精練輥、18-第二精練輥、19-第一加熱器、20-第二加熱器。
1)首先，用干燥機(jī)把PTT顆粒干燥至水分含量為100ppm以下，然后將其供給到溫度設(shè)定為250～290℃的擠出機(jī)2中以將其熔融。把熔融的PTT壓送到處于擠出機(jī)之后且溫度設(shè)定為250～290℃的紡絲頭4中，這時(shí)用齒輪泵進(jìn)行計(jì)量。然后，通過安裝在噴絲嘴組件5中且具有多個(gè)小孔的噴絲嘴(噴絲頭)6，作為熔融復(fù)絲擠出到紡絲室14內(nèi)。
供給到擠出機(jī)的PTT顆粒的水分率，從抑制聚合物的聚合度降低的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選在50ppm以下，更優(yōu)選在30ppm以下。
關(guān)于擠出機(jī)和紡絲頭的溫度，必須根據(jù)PTT顆粒的極限粘度或形狀從上述溫度范圍選擇最適宜的數(shù)值，但是優(yōu)選的范圍是255～285℃，更優(yōu)選是260～280℃。如果擠出機(jī)或紡絲頭的溫度不足250℃，則容易發(fā)生斷絲、起絨和絲線直徑不均勻。另外，如果擠出機(jī)或紡絲頭的溫度超過290℃，則會使熱分解反應(yīng)激烈地進(jìn)行，從而會使所獲的絲線著色，或者難以獲得滿意的強(qiáng)度。
2)由噴絲嘴6擠出到紡絲室14內(nèi)的熔融復(fù)絲被冷卻風(fēng)9冷卻至室溫并因此變成固體的復(fù)絲8。
對由噴絲嘴擠出時(shí)的紡絲牽伸優(yōu)選在60～2000的范圍內(nèi)。此處所說的紡絲牽伸是指按下述等式表示的值。
紡絲牽伸＝V2/V1其中，V1表示從噴絲嘴擠出時(shí)的聚合物的線速度(m/分)，V2表示第一輥的速度。應(yīng)予說明，在不使用第一輥的情況下，V2表示卷繞速度。
從噴絲嘴擠出的熔融復(fù)絲從擠出時(shí)起至由于急冷而變成固體復(fù)絲時(shí)止的期間一直被拉伸。與PET等相比，PTT較為柔軟，而且其Tg值較低，因此，它在熔融復(fù)絲狀態(tài)下的時(shí)間較長，所以拉伸的區(qū)域也較長。因此，象高速卷繞的POY那樣，空氣的阻力大，而且其阻力有變化，在此情況下容易發(fā)生拉伸不均勻。
因此，用于表示從擠出至固化這段時(shí)間內(nèi)表示拉伸倍率的紡絲牽伸由于能減小U％或伸度等物性的不均勻性，因此是重要的參數(shù)，只要紡絲牽伸在上述范圍內(nèi)，就能容易地降低U％的數(shù)值。
紡絲牽伸如果超過2000，則U％或伸度等物性的不均勻性容易增大，并且在高速下進(jìn)行拉伸假捻時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲。另一方面，紡絲牽伸如果不足60，則會由于噴絲嘴直徑過小而會使擠出壓力增高，從而使擠出變得不穩(wěn)定，在最壞的情況下甚至發(fā)生熔斷或者U％或伸度等物性的不均勻性增大，并會使卷繞速度過慢，因此容易導(dǎo)致取向度或伸度落到本發(fā)明的PTT-POY的范圍之外。因此在進(jìn)行高速的拉伸假捻時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲。紡絲牽伸優(yōu)選為100～1500，更優(yōu)選為150～1000。
另外，優(yōu)選是使該熔融復(fù)絲在通過設(shè)置于噴絲嘴正下方并保持30～200℃的氣氛溫度而且長度為2～80cm的保溫區(qū)域7以抑制其急速冷卻，在此之后將其急冷以使其變成固體復(fù)絲。采取通過該保溫區(qū)域7的措施，可以抑制固化的不均勻，即使采用高的卷繞速度(或高的第一輥速度)，也能在不發(fā)生固化不均勻(粗細(xì)不均勻、取向不均勻和伸度不均勻等)的狀態(tài)下將熔融復(fù)絲轉(zhuǎn)變成固體復(fù)絲。
如果保溫區(qū)域7的溫度不足30℃，則會成為急冷狀態(tài)，在此情況下容易使所獲固體復(fù)絲的固化不均勻程度增大。另外，如果超過200℃，則容易引起斷絲。這樣的保溫區(qū)域的溫度優(yōu)選為40～180℃，更優(yōu)選為50～150℃。另外，該保溫區(qū)域的長度更優(yōu)選為5～30cm。
3)然后，對固體復(fù)絲在特定的溫度下加熱，但是，優(yōu)選在進(jìn)行該熱處理之前利用整理劑涂布裝置10來涂布整理劑。
通過涂布整理劑，可以使纖維的集束性、抗靜電性、光滑性等變得良好，如此使得在進(jìn)行拉伸、卷繞或后加工時(shí)能夠抑制起絨、斷絲的發(fā)生，并能使卷繞的卷裝紗保持良好的外形。
此處所說的整理劑是指那些使用乳化劑將油劑乳化后生成的水乳液、將油劑溶解于溶劑中而形成的溶液，或者是油劑本身，整理劑的作用是用來提高纖維的集束性、抗靜電性和光滑性等。整理劑和油劑的組成、濃度、附著率等優(yōu)選符合在本發(fā)明的PTT纖維的項(xiàng)目[(II)的(ii)]中所說明的內(nèi)容。
作為涂布整理劑的方法，可以是使用公知的給油輥的方法，例如在特開昭59-116404號公報(bào)等中記載的使用導(dǎo)向噴嘴的方法。優(yōu)選是使用導(dǎo)向噴嘴的方法，因?yàn)樵摲椒軌蛞种朴捎谕坎颊韯┭b置本身的摩擦引起的斷絲和起絨的發(fā)生。關(guān)于向纖維涂布整理劑的位置，可以在紡絲室14內(nèi)、對纖維進(jìn)行熱處理的區(qū)域15內(nèi)的第一輥之前以及在這些區(qū)域之間的任一個(gè)場所，但優(yōu)選是在利用冷卻風(fēng)9把熔融的復(fù)絲冷卻至室溫以使其轉(zhuǎn)變成固體復(fù)絲8之后最接近于噴絲嘴的位置。在涂布整理劑的同時(shí)使纖維集束，集束的位置越接近噴絲嘴，則空氣的阻力越小，從而可以抑制斷絲和起絨的發(fā)生。
4)在卷繞后的纖維中的水分含量優(yōu)選為0.5～5wt％。
該水分，可以是在纖維中含有原來存在于整理劑內(nèi)的水，或者在卷繞之前，使用與涂布整理劑時(shí)所用同樣的導(dǎo)向噴嘴，噴涂與整理劑不同來源的水分。在纖維中所含水分的量更優(yōu)選為0.7～4wt％，特別優(yōu)選為1～3wt％。通過使水分量處于該范圍內(nèi)，可以容易地獲得在卷繞卷裝紗端面上不發(fā)生跳紗或者不發(fā)生脹出的具有良好形狀的筒子紗狀卷狀紗。
5)然后，在纖維熱處理區(qū)15中用第一輥11等將固體復(fù)絲8加熱。此處的12是沒有驅(qū)動的自由輥。
本發(fā)明的PTT纖維可以不使用輥?zhàn)拥榷窃谑褂眉訜崞鞯燃訜嶂缶椭苯佑镁砝@機(jī)將其卷繞，但優(yōu)選是將纖維在旋轉(zhuǎn)著的輥?zhàn)由暇砝@一周之后再用卷繞機(jī)卷繞。通過調(diào)節(jié)輥?zhàn)优c卷繞機(jī)的速度，就可以容易地控制卷繞的張力。
作為纖維的加熱方法，可以象圖5所示那樣只使用第一輥11進(jìn)行加熱的方法，除此之外，還可以舉出象圖6(A)所示那樣使用第一輥11或/和第二輥16進(jìn)行加熱的方法；象圖6(B)所示那樣，使用從第一ネルソン輥?zhàn)?7至第二ネルソン輥?zhàn)?8中的任一個(gè)輥?zhàn)舆M(jìn)行加熱，或者使用多個(gè)輥?zhàn)舆M(jìn)行加熱的方法；或者象圖6(C)所示那樣使用第一加熱器19或/和第二加熱器20進(jìn)行加熱的方法；或者象圖6(D)所示那樣使用第一加熱器19進(jìn)行加熱的方法。
在圖6(C)和圖6(D)的情況下，除了使用加熱器加熱之外，還可以同時(shí)使用加熱輥進(jìn)行加熱。
作為用于加熱的加熱器，可以使用接觸式加熱器或非接觸式加熱器。另外，也可以是使用加熱氣體的方法。其中，最好是使用加熱輥的方法，因?yàn)檫@樣可以同時(shí)進(jìn)行上述輥?zhàn)雍途砝@機(jī)的速度調(diào)整以及熱處理。
在本發(fā)明中，在利用加熱輥加熱的情況下，可以利用本身驅(qū)動的加熱輥來加熱，另外，雖然圖中示出的是沒有利用自由輥加熱的情況，但是，利用自由輥加熱當(dāng)然也是可以的。
加熱溫度必須為50～170℃。如果不足50℃，則不能充分地提高纖維的結(jié)晶化度，因此容易引起卷纏，并且其物性會隨時(shí)間而變化，因此可能不能按工業(yè)規(guī)模進(jìn)行拉伸假捻加工。另外，如果超過170℃，則結(jié)晶化過度地進(jìn)行，并使纖維-纖維之間的靜摩擦系數(shù)變小，從而導(dǎo)致脹出率加大，同時(shí)導(dǎo)致難以進(jìn)行高速下的拉伸假捻加工。優(yōu)選的加熱溫度為60～150℃，更優(yōu)選為80～130℃。
另外，加熱時(shí)間優(yōu)選為0.001～0.1秒。此處所說的加熱時(shí)間是指在用多個(gè)加熱輥或加熱器進(jìn)行加熱時(shí)的總加熱時(shí)間。加熱時(shí)間如果不足0.001秒，則加熱時(shí)間過短，不能進(jìn)行充分的結(jié)晶化，因此容易發(fā)生卷纏或脹出，而且容易隨時(shí)間而變化。另一方面，加熱時(shí)間如果超過0.1秒，則會過度地進(jìn)行結(jié)晶化，因此使纖維-纖維之間的靜摩擦系數(shù)過小，從而容易導(dǎo)致所獲筒子紗狀卷裝紗的脹出增大。
在本發(fā)明中，即使加熱溫度較高、加熱時(shí)間較長并且卷繞速度較大，纖維的結(jié)晶化度仍較高。因此，更優(yōu)選是根據(jù)加熱溫度和卷繞速度來選擇加熱時(shí)間。
6)卷繞(筒子紗狀卷裝紗的形成)把已接受過熱處理的復(fù)絲用卷繞機(jī)13卷繞。
卷繞速度必須為2000～4000m/分。卷繞速度如果不足2000m/分，則纖維的取向過低，因此，不管在加熱工序中進(jìn)行怎樣的加熱處理，也不能獲得兼?zhèn)浞媳景l(fā)明目的的熱應(yīng)力峰值和密度的PTT-POY，并且含使纖維變脆，從而會使纖維的處理或拉伸假捻加工發(fā)生困難。另外，如果超過4000m/分，則會使纖維的取向或結(jié)晶化過度地進(jìn)行，不能獲得兼?zhèn)浞媳景l(fā)明目的的熱應(yīng)力峰值和密度的PTT-POY，并使纖維在紗管上過大地收縮，因此容易發(fā)生卷纏。因此，卷繞速度優(yōu)選為2200～3800m/分，更優(yōu)選為2500～3600m/分。
在本發(fā)明中，卷繞時(shí)的張力必須為0.02～0.20cN/dtex。對于可以按傳統(tǒng)方法進(jìn)行的PET或尼龍的熔融紡絲來說，如果以這樣低張力卷繞，則絲線的運(yùn)行不穩(wěn)定，使得絲線的運(yùn)行與卷繞機(jī)的導(dǎo)絲動程不一致，因此容易發(fā)生斷絲，并且在把絡(luò)筒自動地更換成下一個(gè)紗管時(shí)就容易發(fā)生更換錯(cuò)誤。
然而，令人驚異的是，在PTT纖維的情況下，即使象本發(fā)明那樣使用極低的張力卷繞也不會發(fā)生上述那樣的問題，而且只有使用低的張力才能獲得不發(fā)生卷纏且具有良好卷姿的筒子紗狀卷裝紗。如果張力不足0.02cN/dtex，則由于張力過弱而不能使卷繞機(jī)的往復(fù)動程導(dǎo)紗器的往復(fù)動程保持良好，從而導(dǎo)致卷繞成的筒子紗狀卷裝紗的形狀變差，或者使紗線落到往復(fù)動程之外，從而導(dǎo)致斷絲。如果張力超過0.20cN/dtex，例如，即使將纖維通過加熱處理后再卷繞，也會發(fā)生卷纏。
卷繞時(shí)的張力優(yōu)選為0.025～0.15cN/dtex，更優(yōu)選為0.03～0.10cN/dtex。
在使用第一輥時(shí)，優(yōu)選將其周速度調(diào)整到能使卷繞張力落入上述范圍內(nèi)的水平。通常，優(yōu)選使第一輥的周速度為卷繞速度的0.90～1.1倍。
也可以在第一輥之前或之后，或者同時(shí)在其前后兩側(cè)，設(shè)置輥?zhàn)?，以便進(jìn)行輔助的熱處理或進(jìn)行變向和對張力的控制。在這時(shí)，優(yōu)選不要把各個(gè)輥?zhàn)又g的纖維拉伸1.3倍以上。另外，當(dāng)在第一輥的后方設(shè)置輥?zhàn)拥那闆r下，優(yōu)選將該輥?zhàn)拥闹芩僬{(diào)整到能使卷繞張力落入上述范圍內(nèi)的水平。
在本發(fā)明中，可以根據(jù)需要在紡絲過程中進(jìn)行絡(luò)交處理。絡(luò)交處理可以在涂布整理劑之前、加熱之前、卷繞之前的任一個(gè)位置進(jìn)行，或者同時(shí)在多個(gè)位置進(jìn)行。
作為在本發(fā)明中使用的卷繞機(jī)，可以是錠子驅(qū)動方式、接觸輥驅(qū)動方式、錠子和接觸輥二者同時(shí)驅(qū)動的方式中任一種方式的卷繞機(jī)，但其中優(yōu)選是錠子和接觸輥二者同時(shí)驅(qū)動方式的卷繞機(jī)，因?yàn)檫@種卷繞機(jī)能卷繞較多量的絲線。
在只用接觸輥和心軸中的任一方驅(qū)動的情況下，另一方由于與驅(qū)動軸摩擦而旋轉(zhuǎn)，因此，安裝在心軸上的紗管與接觸輥由于滑動而使其表面速度各異。因此，當(dāng)紗線從接觸輥卷繞到心軸上時(shí)，紗線就伸長了并因此使紗線變得松弛，這樣，由于張力發(fā)生變化而導(dǎo)致筒子紗狀卷裝紗的卷姿劣化，或者導(dǎo)致紗線由于摩擦而容易受損傷。通過使心軸和接觸輥雙方驅(qū)動，就有可能控制接觸輥與紗管二者的表面速度之差，因此能夠減少滑動，從而可以獲得良好的紗線質(zhì)量和卷姿。
在本發(fā)明中，卷繞時(shí)的筒子紗狀卷裝紗的表面溫度優(yōu)選保持0～50℃，即使只有一部分的表面溫度超過50℃，也會由于纖維的收縮而導(dǎo)致發(fā)生卷纏，并會由于超過Tg而使纖維變形，因此不容易在不發(fā)生斷絲、起絨的條件下獲得高質(zhì)量的假捻加工紗。該表面溫度優(yōu)選為5～45℃，更優(yōu)選為10～40℃。
為了將筒子紗狀卷裝紗的表面溫度控制在0～50℃，可以通過使卷繞機(jī)中的筒子紗狀卷裝紗與冷卻風(fēng)等接觸來使其冷卻，但優(yōu)選是在把絡(luò)筒交叉夾角、接壓調(diào)整到適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行卷繞，這樣既能將表面溫度保持在0～50℃，同時(shí)又能使卷裝紗保持其良好形狀。
絡(luò)筒交叉夾角的優(yōu)選范圍是3.5～8°。如果該夾角不足3.5°，則會由于紗線之間沒有足夠的交叉而容易導(dǎo)致筒子紗狀卷裝紗端部的紗線滑動，從而容易引起跳紗或脹出的發(fā)生。如果該交叉角超過8°，則卷繞在紗管端部的紗線量增多，從而使端部的直徑比中央部的直徑大。因此，這樣就會使得在卷繞時(shí)只有卷裝紗的端部與接觸輥相接觸，從而容易使紗線的質(zhì)量劣化，另外，還會使得在把卷繞的紗線解散時(shí)產(chǎn)生的張力變化增大，從而容易發(fā)生起絨或斷絲。該交叉角更優(yōu)選為4～7°，特別優(yōu)選為5～6.5°。
施加到每一個(gè)筒子紗狀卷裝紗上的接壓的優(yōu)選范圍是1～5kg。所說的接壓就是指在卷繞時(shí)由卷繞機(jī)的接觸輥施加到筒子紗狀卷裝紗上的負(fù)荷。作用于每一個(gè)筒子紗狀卷裝紗上的接壓如果超過5kg，則容易使筒子紗狀卷裝紗的溫度升高，另外還會使施加到纖維上的力增大，因此會使纖維受損和變形。作用于每一個(gè)筒子紗狀卷裝紗的接壓如果不足1kg，則容易使卷繞機(jī)的振動增大，從而存在使卷繞機(jī)破損的危險(xiǎn)。作用于每一個(gè)筒子紗狀卷裝紗上的接壓優(yōu)選為1.2～4kg，更優(yōu)選為1.5～3kg。
(5)假捻加工紗本發(fā)明的假捻加工紗是通過對上述本發(fā)明的PPT纖維，即PTT-POY，進(jìn)行拉伸假捻加工而獲得的產(chǎn)品，這是一種非常柔軟并且有良好的彈性恢復(fù)性及持續(xù)性的假捻加工紗。
本發(fā)明的假捻加工紗，其伸縮伸長率優(yōu)選為150～300％，卷曲數(shù)優(yōu)選為4～30個(gè)/cm，扭結(jié)數(shù)優(yōu)選為0～3個(gè)/cm。通過使假捻加工紗的伸縮伸長率、卷曲數(shù)、扭結(jié)數(shù)落在上述范圍內(nèi)，即可獲得一種作為PTT特征的柔軟性和彈性恢復(fù)率優(yōu)良而且在編織等工序中的通過性良好的假捻加工紗，通過使用該假捻加工紗，可以獲得一種表面性良好的布帛。
如果伸縮伸長率不足150％，或者卷曲數(shù)不足4個(gè)/cm，則纖維的柔軟性或彈性恢復(fù)率低劣，而且膨松性不足，成為一種膨松感不足的單絲手感的加工紗。另一方面，如果伸縮伸長率超過300％，或者卷曲數(shù)超過30個(gè)/cm，則紗線在針織等工序中的通過性劣化，所獲布帛具有較大的粗糙感和沉重感，難以成為能夠充分發(fā)揮PTT所特有的柔軟手感的布料。伸縮伸長率和卷曲數(shù)更優(yōu)選分別為170～280％和8～27個(gè)/cm，特別優(yōu)選分別為150～250％和12～25個(gè)/cm。
另外，如果扭結(jié)數(shù)超過3個(gè)/cm，則在把假捻加工紗從卷繞狀態(tài)解散時(shí)，這些加工紗的扭結(jié)部分容易發(fā)生相互卷纏，從而使解散張力增大，在極端的情況下甚至?xí)l(fā)生斷絲和不能解散?；蛘?，即使不發(fā)生斷絲，也會使解散張力的變化增大，從而使針織生產(chǎn)率降低。扭結(jié)數(shù)更優(yōu)選為0～2個(gè)/cm，當(dāng)然最優(yōu)選為0個(gè)/cm。
另外，伸縮彈性模量優(yōu)選為80～100％。符合該條件，可使纖維具有非常良好的彈性，并有可能獲得高品質(zhì)的布料。伸縮彈性模量更優(yōu)選為85～100％，特別優(yōu)選為90～100％。
假捻加工紗可以制成針織物等作為布料使用，但是為了提高針織性等，優(yōu)選在將假捻加工紗卷繞之前再次向其涂布油劑。這種油劑可以在紡絲時(shí)使其附著到纖維上，也可以使其附著到摻混纖維上。在此情況下，所說附著在假捻加工紗上的油劑量是指在紡絲時(shí)附著到纖維上的油劑與在假捻加工時(shí)附著到纖維上的油劑的合計(jì)量。
作為在此處使用的油劑，優(yōu)選含有70～100wt％分子量為300～800的脂肪族酯和/或在30℃時(shí)的賴德伍德粘度為20～100秒的礦物油。如果脂肪族酯的分子量不足300或者礦物油的賴德伍德粘度不足20秒，則會由于粘度過低而無法提高針織生產(chǎn)率。另一方面，如果脂肪族酯的分子量超過800或礦物油的賴德伍德粘度超過100秒，則會由于粘性過高而導(dǎo)致在進(jìn)行針織生產(chǎn)時(shí)容易發(fā)生起絨或斷絲，或者容易污染針織機(jī)。更優(yōu)選是含有分子量為400～700的脂肪族酯和/或在30℃時(shí)的賴德伍德粘度為30～80秒的礦物油。如果這種脂肪族酯和/或礦物油在油劑中的含有率不足70wt％，則潤滑性或耐污染性有劣化的傾向。該含有率更優(yōu)選為90～99.5wt％。為了提高針織生產(chǎn)率，該油劑在假捻加工紗上的附著量優(yōu)選相當(dāng)于假捻加工紗的0.5～5wt％，更優(yōu)選為1～3wt％。
本發(fā)明的假捻加工紗優(yōu)選卷繞成卷裝紗狀。在此情況下，由假捻加工紗卷繞而成的卷裝紗的硬度優(yōu)選為70～90，卷密度優(yōu)選為0.6～1.0g/cm3。如果硬度不足70，或者卷密度不足0.6g/cm，則會發(fā)生跳紗，或會由于搬運(yùn)中的振動等而引起卷裝紗形狀潰散，或會由于紗線之間相互纖纏而導(dǎo)致解散張力過大，在極端情況下甚至?xí)捎跀嘟z而導(dǎo)致不能解散。另一方面，如果硬度超過90或者卷密度超過1.0g/cm3，則會導(dǎo)致卷裝紗的端面鼓起，成為所謂的鞍架現(xiàn)象，并會由于解散張力過大而發(fā)生斷絲，或者使卷裝紗內(nèi)外層卷曲特性的差別增大，從而導(dǎo)致針織物的品質(zhì)降低。卷裝紗的硬度更優(yōu)選為75～90，卷密度更優(yōu)選為0.65～0.95g/cm3。
這樣的假捻加工紗和由假捻加工紗卷繞而成的卷裝紗可以使用本發(fā)明的PTT-POY和筒子紗狀卷裝紗制得。如上所述，本發(fā)明的PTT-POY具有特定范圍的取向性和結(jié)晶性，以及從筒子紗狀卷裝紗上解散所需的解散張力低并且該張力的不均勻性小，因此可以選定適合的假捻加工溫度、拉伸比、捻數(shù)或圓盤速度/絲線速度之比。
(6)假捻加工紗的制造方法作為假捻加工方法，可以是使用針型(pin type)、摩擦型(friction type)、空氣-加捻型等的假捻加工機(jī)的方法，但是，為了發(fā)揮本發(fā)明的PTT-POY的特征，優(yōu)選是使用能夠按高生產(chǎn)率進(jìn)行高速拉伸假捻加工的圓盤型或皮帶擠壓型(belt nip type)等的摩擦型假捻加工機(jī)。
從生產(chǎn)率考慮，加工速度優(yōu)選在200m/分以上，更優(yōu)選在300m/分以上，特別優(yōu)選在500m/分以上。
在使用接觸式加熱器的情況下，加工溫度優(yōu)選為100～210℃。加工溫度如果不足100℃，則難以獲得充分的卷曲。另外，如果超過210℃，則容易發(fā)生起絨和斷絲。在使用非接觸式加熱器的情況下，優(yōu)選的溫度隨加熱器與纖維的距離而變化，但是，優(yōu)選使用能使纖維接受與接觸式加熱器同樣熱量的溫度。在使用接觸式加熱器時(shí)的溫度更優(yōu)選為140～200℃，特別優(yōu)選為150～190℃。
假捻加工時(shí)的拉伸比(拉伸倍率)優(yōu)選調(diào)整為能使假捻加工紗的伸度成為40～50％的程度。在此情況下，拉伸比大約為1.05～2.0倍。
在圓盤式假捻機(jī)的情況下，加捻圓盤優(yōu)選使用陶瓷、聚氨酯等材料制成，圓盤的片數(shù)優(yōu)選為4～8片，[圓盤速度]/[紗線速度]之比(D/Y比)優(yōu)選在1.7～3的范圍內(nèi)。只要在該范圍內(nèi)，就能容易地獲得具有本發(fā)明范圍內(nèi)的卷曲數(shù)的假捻加工紗。
另外，為了使由假捻加工紗卷繞的卷裝紗的硬度、卷密度成為優(yōu)選的值以及使解散性達(dá)到良好的狀態(tài)，優(yōu)選在上述條件的范圍內(nèi)進(jìn)行假捻加工，同時(shí)使假捻加工紗的卷繞張力處于0.05～0.22cN/dtex的范圍內(nèi)。此處所說的卷繞張力是指隨著橫動導(dǎo)紗器的往復(fù)運(yùn)動而發(fā)生周期性變化的張力的平均值。
(7)布帛本發(fā)明的假捻加工紗具有優(yōu)良的卷曲形態(tài)、柔軟性和彈性恢復(fù)性，因此在編織等工序中的通過性良好，可以制成一種具有柔軟的手感、高的彈性和優(yōu)良的膨松性，而且其平滑性良好的高表面質(zhì)量的布帛。
作為部分地或全部使用本發(fā)明的假捻加工紗制成的布帛，可以示例地舉出塔夫綢、斜紋、緞紋、雙縐、派力司、喬其紗等的織物；平編、橡皮彈性編、兩面編、單面特里科經(jīng)編、經(jīng)絨-經(jīng)平組織編等的編物。當(dāng)然，這些針織物可以接受常規(guī)方法的精煉、染色、熱定形等的加工，也可以按常規(guī)方法縫制成衣料品。
另外，所謂部分地使用本發(fā)明的假捻加工紗的布帛是指使用本發(fā)明的假捻加工紗與選自其他合成纖維、化學(xué)纖維、天然纖維，例如纖維素、羊毛、絲、彈力纖維、醋酸纖維等之中的至少一種纖維混紡而制成的布帛。在這些混紡布帛中，對本發(fā)明的假捻加工紗的混紡方法沒有特別限制，可以使用公知的方法。例如，作為混紡方法，可以舉出使用經(jīng)紗或緯紗的交織織物、雙面織物等的織物、特里科經(jīng)編織物、拉舍爾經(jīng)編針織物等的針織物等，除此之外，也可以施加交捻、并紗、交織等的加工。
全部或部分地使用上述本發(fā)明的假捻加工紗制成的布帛是一類具有優(yōu)良柔軟性、彈性、表面性、顯色性的布帛，適合作為內(nèi)衣、外衣、運(yùn)動衫、里子、褲子(leg)等的衣料使用。
下面舉出實(shí)施例來更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受這些實(shí)施例的任何限定。
另外，對有關(guān)測定方法的說明如下。
(1)氧化鈦的含有率使用サ一モジャ一レルアツシュ社制的高頻等離子發(fā)光分光分析裝置IRIS-AP來測定Ti元素含量，然后利用Ti元素和氧元素的原子量進(jìn)行計(jì)算來求出氧化鈦的含有率。
分析試樣按下述方法制備。
向三角燒瓶中加入0.5g的聚合物或纖維、15ml濃硫酸，將其置于加熱板上，先在150℃下分解3小時(shí)，接著在350℃下分解2小時(shí)。冷卻后，向其中加入5ml過氧化氫水溶液，氧化分解后，將該液體濃縮至5ml，然后加入濃鹽酸/水(體積比為1/1)的水溶液5ml，進(jìn)而加入40ml水，將其作為分析試樣。
(2)氧化鈦的平均粒徑使用日本電子制的透射式電子顯微鏡JEM-2000FX按2500～20000倍的放大率觀察聚合物或纖維的切片并拍攝照片。然后使用旭化成制的圖象解析裝置IP-1000，根據(jù)照片上的各個(gè)氧化鈦粒子的面積求出與圓相當(dāng)?shù)闹睆?，以此作為平均粒徑?br> (3)氧化鈦的聚集體將1mg的聚合物或纖維夾持在兩片15mm×15mm的蓋玻片中，將其置于260℃的加熱板上以使樣品熔融。熔融后，在蓋玻片上安放一個(gè)100g的負(fù)荷，在保持熔融物不從兩片蓋玻片之間溢出的條件下使熔融物在兩片蓋玻片之間緊密貼合地?cái)U(kuò)展開，然后將其投入冷卻水中以使其急冷。
用光學(xué)顯微鏡將該樣品放大200倍，觀察樹脂或纖維的全部區(qū)域。這時(shí)，計(jì)算最長部位的長度超過5μm的物體的個(gè)數(shù)。將同樣的操作進(jìn)行5次，將所獲的平均值作為氧化鈦聚集體的數(shù)目。
(4)極限粘度使用奧斯特瓦爾德粘度計(jì)進(jìn)行測定，把樣品在鄰氯苯酚中的比粘度ηsp與濃度C(g/100ml)之比(ηsp/C)外推至濃度為零時(shí)獲得的粘度作為極限粘度[η]，該[η]值可按下式求出。
＝lim(ηsp/C)C→0(5)密度根據(jù)JIS-L-1013，使用由四氯化碳和正庚烷制成的密度梯度管，按密度梯度管法進(jìn)行測定。
(6)雙折射率根據(jù)纖維便覽-原料編(第5次印刷，第969頁，1978年丸善株式會社發(fā)行)，使用光學(xué)顯微鏡和補(bǔ)償器來觀察纖維的表面，根據(jù)觀察到的偏光的光程差來求出雙折射率。
(7)熱應(yīng)力的峰值和峰值溫度使用鐘紡工程公司制的KE-2，在初期負(fù)荷0.044cN/dtex和升溫速度100℃/分的條件下進(jìn)行測定。將所獲的數(shù)據(jù)在以溫度為橫軸和熱應(yīng)力為縱軸的坐標(biāo)紙上作圖，繪成溫度-熱應(yīng)力曲線。以熱應(yīng)力最高點(diǎn)的數(shù)值作為熱應(yīng)力峰值。另外，把顯示該峰值時(shí)的溫度作為峰值溫度。
(8)沸水收縮率根據(jù)JIS-L-1013，作為絞紗收縮率來求出沸水收縮率。
(9)伸度(斷裂伸度)、強(qiáng)度(斷裂強(qiáng)度)根據(jù)JIS-L-1013，使用オリエンテツク(株)社制的單紗強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)作為定速伸長型拉伸試驗(yàn)機(jī)，按照夾持間隔20cm、拉伸速度20cm/分的條件對20點(diǎn)的纖維樣品進(jìn)行測定。以該平均值作為強(qiáng)度和斷裂伸度。另外，同時(shí)求出伸度的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
(10)廣角X射線衍射(使用成象板X射線衍射裝置的方法)使用理學(xué)電機(jī)株式會社(現(xiàn)在為株式會社リガク)制的成象板X射線衍射裝置RINT2000，按下述條件進(jìn)行衍射圖象觀察，將所獲的X射線衍射數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)處理，將所獲的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)作為二維圖象打印在成象板(一種照相干板)上，制成電子數(shù)據(jù)照片。圖1(A)和圖1(B)就是表示這些圖象的圖。
X射線種類Cu Kα線暗箱長度94.5mm測定時(shí)間1～5分鐘(根據(jù)纖維的結(jié)晶性適宜地選擇)(11)廣角X射線衍射(計(jì)數(shù)器法)
使用理學(xué)電機(jī)株式會社(現(xiàn)在為株式會社リガク)制的廣角X射線衍射裝置Rotor Flex RU-200，按照下述條件進(jìn)行觀察。
X射線種類Cu Kα線輸出功率 40KV 120mA測角器 理學(xué)電機(jī)株式會社(現(xiàn)在為株式會社リガク)制檢測器 閃爍計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)記錄裝置 RINT2000，在線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)掃描范圍 2θ＝5～40°取樣間隔 0.03°累計(jì)時(shí)間 1秒關(guān)于衍射強(qiáng)度，根據(jù)通過測定樣品獲得的衍射強(qiáng)度與空氣的散射強(qiáng)度，按下述等式求出真實(shí)衍射強(qiáng)度。
真實(shí)衍射強(qiáng)度＝(樣品的衍射強(qiáng)度)-(空氣散射強(qiáng)度)(12)油劑附著率根據(jù)JIS-L-1013，將纖維用乙醚洗滌，然后蒸餾除去乙醚，把附著在纖維表面上的純油劑量除以纖維的質(zhì)量所獲的比率作為油劑附著率。
(13)纖維-纖維間的靜摩擦系數(shù)(F/Fμs)將約690m的纖維按絡(luò)筒交叉角15°和施加約10g張力的條件下卷繞到圓筒的圓周上，進(jìn)而把與上述相同的纖維30.5cm懸掛在該圓筒上。這時(shí)，該纖維處于圓筒上，使纖維的方向與圓筒卷繞的方向平行。把一個(gè)以克數(shù)表示的負(fù)荷值相當(dāng)于懸掛在圓筒上的纖維的總纖度的0.04倍的重物連接到掛在圓筒上的纖維的一端，而使該纖維的另一端連結(jié)到應(yīng)變儀上。
然后，使該圓筒以0.017mm/秒的周速旋轉(zhuǎn)，以應(yīng)變儀測定這時(shí)的張力。根據(jù)如此測得的張力按下式求出纖維-纖維間的靜摩擦系數(shù)f。
f＝(1/π)×ln(T2/T1)式中，T1為懸掛在纖維上的重物的重量，T2是至少測定25次時(shí)的張力平均值，ln是自然對數(shù)，π表示圓周率。
(14)纖維-纖維間的動摩擦系數(shù)(F/Fμd)按照上述(13)的測定方法進(jìn)行測定，以周速度為18m/分時(shí)的f作為纖維-纖維間的動摩擦系數(shù)。
(15)纖維-金屬間的動摩擦系數(shù)(F/Mμd)使用エイコ一測器(株)制的測微計(jì)按下述條件進(jìn)行測定。
作為摩擦體，使用一個(gè)表面被鉻染縐紋布(粗度3s)包裹的直徑為25mm的鐵制圓筒，以0.30cN/dtex的張力將纖維掛在上述圓筒上，使纖維朝摩擦體拉入的方向與從摩擦體拉出的方向形成90°，在25℃、65％RH的氣氛中和以100m/分的速度進(jìn)行摩擦?xí)r的纖維的動摩擦系數(shù)μ根據(jù)下式求得。
μ＝[(360×2.303)/2πθ]×log10(T2/T1)式中，T1表示纖維向摩擦體拉入一側(cè)的張力(相當(dāng)于每dtex為0.36g時(shí)的張力)、T2表示纖維從摩擦體拉出一側(cè)的張力，θ為90°，π為圓周率。
(16)U％使用Zellweger Uster(株)社制的USTER·TESTER3按下述條件進(jìn)行測定，然后據(jù)此求出U％。
測定速度100m/分測定時(shí)間1分鐘測定次數(shù)2次捻法種類S捻(17)脹出率對圖3(A)或圖3(B)所示的紗層(104)的最內(nèi)層的卷幅Q和隆起最高部分的卷幅R進(jìn)行測定，然后根據(jù)下式算出脹出率。
脹出率(％)＝[(R-Q)/Q]×100(18)放縮率使用一種在10分鐘內(nèi)將纖維卷繞在紗管上而形成的筒子紗狀卷裝紗，根據(jù)T1式求出放縮率。
放縮率(％)＝[(L0-L1)/L0]×100
式中，L0表示在筒子紗狀卷裝紗上的纖維的長度(cm)，L1表示從筒子紗狀卷裝紗上解散下來并放置7天之后的纖維長度(cm)。
L0是根據(jù)筒子紗狀卷裝紗上卷繞的紗線層的直徑和絡(luò)筒交叉夾角進(jìn)行計(jì)算求出的數(shù)值。另外，L1是通過在卷繞之后的30分鐘之內(nèi)將纖維從筒子紗狀卷裝紗上解散下來，在無負(fù)荷的條件下放置7天之后測得的該纖維在承受1/34cN/dtex的負(fù)荷時(shí)的長度。
(19)假捻加工紗的卷曲數(shù)根據(jù)JIS-L-1015，將5支假捻加工紗置于90℃的空氣中進(jìn)行15分鐘的處理之后，計(jì)算該假捻加工紗在每一段25mm長度內(nèi)的卷曲數(shù)，求出其平均值。然后將該結(jié)果換算成在每1cm內(nèi)的卷曲數(shù)。
(20)假捻加工紗的伸縮伸長率根據(jù)JIS-L-1090，將假捻加工紗置于90℃的空氣中進(jìn)行15分鐘的處理之后，按伸縮性A法求出假捻加工紗的伸縮伸長率(％)。
(21)假捻加工紗的伸縮彈性模量根據(jù)JIS-L-1090，將假捻加工紗置于90℃的空氣中進(jìn)行15分鐘的處理之后，按伸縮性A法求出假捻加工紗的伸縮彈性模量。
(22)假捻加工紗的扭結(jié)數(shù)從卷繞的卷裝紗上截取卷曲部分不能伸展開的假捻加工紗，在使其承受1.764×10-3cN/dtex負(fù)荷的狀態(tài)下拍攝該假捻加工紗的側(cè)面放大照片，將一根單絲捻轉(zhuǎn)，然后點(diǎn)數(shù)在該單絲上形成線圈羽毛狀的數(shù)目，以此作為扭結(jié)數(shù)。對纖維長度75mm之間的扭結(jié)數(shù)進(jìn)行5次測定，求出其平均值，將此結(jié)果換算成每1cm的扭結(jié)數(shù)，以此值作為假捻加工紗的扭結(jié)數(shù)。
(23)賴德伍德粘度根據(jù)JIS-K2283-1956進(jìn)行測定(24)由假捻加工紗卷繞成的卷裝紗的硬度使用根據(jù)JIS-K-6301的加硫橡膠物理試驗(yàn)方法的彈簧式硬度試驗(yàn)機(jī)(高分子計(jì)器株式會社的アスカ一橡膠硬度計(jì)C型)進(jìn)行測定。測定在卷裝紗中央部分的2個(gè)點(diǎn)、兩個(gè)端部各2個(gè)點(diǎn)，共計(jì)6個(gè)點(diǎn)的硬度，求出其平均值。
(25)由假捻加工紗卷繞而成的卷裝紗的卷繞密度根據(jù)卷裝紗的外徑、卷幅、紙管的外徑，按幾何學(xué)原理算出卷裝紗的體積，然后把卷繞在卷裝紗上全部紗線的質(zhì)量除以上述算出的卷裝紗的體積，從而求得卷裝紗的密度。
將對苯二甲酸二甲酯和1，3-丙二醇按1∶2的摩爾比加入反應(yīng)器中，再加入相當(dāng)于對苯二甲酸二甲酯0.1wt％的四丁醇鈦，在常壓下和加熱器溫度為240℃的條件下完成酯交換反應(yīng)。然后再向其中加入相當(dāng)于對苯二甲酸二甲酯0.05wt％的磷酸三甲酯、0.1wt％的四丁醇鈦和相當(dāng)于理論聚合物量0.5wt％的二氧化鈦，在270℃下反應(yīng)3小時(shí)。
作為二氧化鈦，使用平均粒徑為0.2μm的銳鈦礦型結(jié)晶狀的二氧化鈦。使用均化器將該二氧化鈦按20wt％的比例分散于1，3-丙二醇中，按6000rpm的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心分離30分鐘，然后用5μm的膜濾器過濾。在即將把所獲的分散液添加到反應(yīng)體系之前先將其攪拌，然后再添加。
將所獲的聚合物置于氮?dú)夥罩胁⑹蛊溥M(jìn)行固相聚合，獲得了具有表1所示極限粘度[η]的聚合物。所獲聚合物含有0.5wt％平均粒徑為0.7μm的氧化鈦，其中，最長部分的長度超過5μm的氧化鈦的聚集體，在實(shí)施例1、9、11中，分別為12、10、10個(gè)/mg聚合物。
將所獲的聚合物按常規(guī)方法干燥至其中的水分降低到50ppm，然后使用圖5所示的裝置，按照表1所示條件，在擠出機(jī)溫度265℃和噴絲頭溫度285℃的條件下將聚合物熔融，使聚合物通過一個(gè)開有直徑為0.23mm的36個(gè)小孔單層排列的噴絲嘴擠出。
被擠出的熔融復(fù)絲在通過一個(gè)長5cm、溫度100℃的保溫區(qū)域后，由于與風(fēng)速0.4m/分、溫度20℃的冷風(fēng)接觸而被急冷并因此變成固體復(fù)絲。
然后把一種含有硬脂酸辛酯60wt％、聚環(huán)氧乙烷烷基醚15wt％、磷酸鉀3wt％的油劑制成油劑濃度為5wt％的水乳液整理劑，使用導(dǎo)向噴嘴將該整理劑噴涂到纖維上以使油劑的附著率為纖維的0.7wt％。然后，將固體復(fù)絲按表1所示條件加熱后，使用一種由心軸與接觸輥雙方驅(qū)動的卷繞機(jī)，按照表1所示條件將上述復(fù)絲卷繞在一個(gè)直徑124mm，厚度7mm的紙制紗管上，使其卷幅為90mm，卷繞量為6kg，獲得一種122dtex/36f的PTT-POY的筒子紗狀卷狀紗。
將所獲纖維的物性示于表2中。所獲的纖維是與本發(fā)明的范圍相當(dāng)?shù)睦w維，在紡絲過程中觀察不到斷絲和起絨的現(xiàn)象。另外，卷繞好的筒子紗狀卷裝紗可以很容易地從心軸上拔出，并且其脹出率處于良好的范圍內(nèi)。
按照與實(shí)施例1同樣的步驟與表1所示條件進(jìn)行操作，獲得了56dtex/24f的纖維。所獲纖維的物性示于表2中。
所獲的纖維是與本發(fā)明的范圍相當(dāng)?shù)睦w維，在紡絲過程中觀察不到斷絲和起絨的現(xiàn)象。另外，卷繞好的筒子紗狀卷裝紗可以很容易地從心軸上拔出，并且其脹出率處于良好的范圍內(nèi)。
除了在酯交換反應(yīng)時(shí)不加入四丁醇鈦而是加入相當(dāng)于對苯二甲酸二甲酯的0.1wt％由乙酸鈣和乙酸鈷四水合物按7∶1的比例形成的混合物，以及在對纖維進(jìn)行加熱處理的區(qū)域中使用如圖6(A)所示方式的設(shè)備之外，其余按照與實(shí)施例1同樣的步驟與表1所示條件進(jìn)行操作，獲得了126dtex/36f的纖維。這時(shí)，由圖6(A)的第二輥16進(jìn)行加熱。
所獲纖維的物性示于表2中。所獲的纖維是與本發(fā)明的范圍相當(dāng)?shù)睦w維，在紡絲過程中觀察不到斷絲和起絨的現(xiàn)象。另外，卷繞好的筒子紗狀卷裝紗可以很容易地從心軸上拔出，并且其脹出率處于良好的范圍內(nèi)。
除了與2mol％的磺基間苯二甲酸5-鈉進(jìn)行共聚之外，其余與實(shí)施例9同樣地進(jìn)行，獲得了極限粘度為0.7的聚合物。使用所獲的聚合物，按照與實(shí)施例9同樣的步驟與表1所示條件進(jìn)行操作，獲得了128dtex/36f的纖維。
所獲纖維的物性示于表2中。所獲的纖維是與本發(fā)明的范圍相當(dāng)?shù)睦w維，在紡絲過程中觀察不到斷絲和起絨的現(xiàn)象。另外，卷繞好的筒子紗狀卷裝紗可以很容易地從心軸上拔出，并且其脹出率處于良好的范圍內(nèi)。
使用在實(shí)施例1中獲得的聚合物，按照與實(shí)施例1同樣的步驟與表1所示條件進(jìn)行操作，獲得了122dtex/36f的纖維。所獲纖維物性示于表2中。
雖然在紡絲過程中沒有觀察到斷絲和起絨，但是所獲纖維的取向性和結(jié)晶性不夠好，熱應(yīng)力峰值和伸度處于本發(fā)明范圍之外，另外其U％也較大。
使用在實(shí)施例1中獲得的聚合物，按照與實(shí)施例1同樣的步驟與表1所示條件進(jìn)行操作，獲得了122dtex/36f的纖維。雖然在紡絲過程中沒有觀察到斷絲和起絨，但是發(fā)生了卷纏，筒子紗狀卷裝紗不能從卷繞機(jī)上拔出。當(dāng)卷繞1kg左右時(shí)對纖維物性進(jìn)行測定，結(jié)果觀察不到結(jié)晶性的峰，密度或沸水收縮率也處于本發(fā)明的范圍之外。
使用這些纖維，在紡絲的第二天和紡絲一個(gè)月后進(jìn)行拉伸假捻加工，但由于纖維的物性發(fā)生變化，因此不能制成相同質(zhì)量的假捻加工紗。
使用在實(shí)施例1中獲得的聚合物，按照與實(shí)施例1同樣的步驟與表1所示條件進(jìn)行操作，獲得了122dtex/36f的纖維。
結(jié)果，雖然在紡絲過程中沒有觀察到斷絲和起絨，但是發(fā)生了卷纏，脹出大，筒子紗狀卷裝紗不能從卷繞機(jī)上拔出。當(dāng)卷繞1kg左右時(shí)對纖維物性進(jìn)行測定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶化過度地進(jìn)行，并且密度處于本發(fā)明的范圍之外。
除了熱處理溫度為180℃之外，其余與實(shí)施例1同樣地制得纖維。
結(jié)果，雖然沒有發(fā)生卷纏，但是所獲筒子紗狀卷裝紗的脹出大，操作發(fā)生困難。在測定纖維物性時(shí)發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶化過度地進(jìn)行，密度和纖維-纖維間的靜摩擦系數(shù)處于本發(fā)明的范圍之外。
使用在實(shí)施例1中獲得的聚合物，與實(shí)施例1同樣地制得纖維。
將所獲的聚合物按常規(guī)方法干燥至其中的水分降低到40ppm，然后在285℃的溫度下熔融，使聚合物通過一個(gè)開有直徑為0.23mm的36個(gè)小孔單層排列的噴絲嘴擠出。被擠出的熔融復(fù)絲在通過一個(gè)長8cm、溫度60℃的保溫區(qū)域后，由于與風(fēng)速0.35m/分、溫度20℃的冷風(fēng)接觸而被急冷，然后把與實(shí)施例1相同的油劑制成油劑濃度為10wt％的水乳液整理劑，將該整理劑噴涂到纖維上以使油劑的附著率為纖維的1wt％，然后將該未拉伸絲按1600m/分的速度卷繞。
將所獲的未拉伸絲直接通過55℃的預(yù)熱輥，然后通過140℃的加熱板并按3.2倍的拉伸倍率進(jìn)行拉伸，獲得了83dtex/36f的拉伸絲。所獲拉伸絲的物性示于表2中。
從表2可以看出，為了使拉伸絲進(jìn)行取向和結(jié)晶化，必須使其密度、雙折射率、熱應(yīng)力的峰值高于本發(fā)明的范圍，另外，其伸度比本發(fā)明的范圍低。在用該纖維進(jìn)行拉伸假捻加工時(shí)，經(jīng)常發(fā)生斷絲和起絨，這表明該纖維不能用來進(jìn)行拉伸假捻加工。
除了拉伸倍率為1.6倍之外，其余與比較例6同樣地制得dtex/36f的纖維。如果想要獲得與部分取向纖維同樣程度的斷裂伸度的纖維，則只能獲得拉伸不均勻和絲徑不均勻程度大的纖維。這種纖維的U％值非常大，達(dá)到3.5％，其他物性的不均勻程度也非常大，難以進(jìn)行測定。
除了使用一種開有直徑為0.35mm的36個(gè)小孔單層排列的噴絲嘴，把表3所示的油劑制成油劑濃度為5wt％的水乳液整理劑并將其噴涂到纖維上以及卷繞速度為3190m/分之外，其余與實(shí)施例1同樣地制得由100dtex/36f的纖維6kg卷繞而成的筒子紗狀的卷裝紗。
所獲纖維的物性示于表3中。所獲纖維的每一種物性皆處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，在紡絲過程中觀察不到斷絲和起絨。另外，卷繞好的筒子紗狀卷裝紗較容易地從卷繞機(jī)的心軸上拔出，其脹出率也在良好的范圍內(nèi)。
使用添加了相當(dāng)于理論聚合物量2.0wt％的二氧化鈦而制得的聚合物，按照表1所示條件，與實(shí)施例1同樣地制得纖維。用于紡絲的聚合物含有2.0wt％平均粒徑為0.7μm的氧化鈦，其中，最長部分超過5μm的氧化鈦的聚集體為15個(gè)。由該纖維卷繞而成的筒子紗狀卷裝紗較容易地從卷繞機(jī)的心軸上拔出，其脹出率也處于良好的范圍內(nèi)。
所獲纖維的物性示于表3中。所獲纖維的每一種物性皆處于本發(fā)明的范圍內(nèi)，在紡絲過程中觀察不到斷絲和起絨。[表1]


應(yīng)予說明，在表2中所說的“結(jié)晶性”是指，當(dāng)使用IP的方法可觀察到來自(010)面的峰時(shí)以○表示，當(dāng)觀察不到來自(010)面的峰時(shí)以×表示。
另外，所說的“紗管的取出”是指，當(dāng)纖維卷繞了6kg時(shí)，如果可以將紗管從心軸上取出，就以○表示，如果不能取出，就以×表示。[表3]

另外，在表3中，“整理劑成分”的各實(shí)施例的數(shù)據(jù)表示各成分的含有量(wt％)。
EO表示環(huán)氧乙烷；PO表示環(huán)氧丙烷；POE表示聚氧乙烯。
所謂EO/PO＝40/60、分子量1300是指，EO單元與PO單元的質(zhì)量比為40/60，聚醚的分子量為1300(其他情況與此相同)。
所有的聚醚皆為嵌段共聚物，聚醚的末端全部都是羥基。
“起絨、斷絲”是指，在起絨、斷絲發(fā)生不多的情況下以○表示，而在起絨、斷絲發(fā)生較多的情況下以×表示。
“卷纏”是指，當(dāng)筒子紗狀卷裝紗能從卷繞機(jī)的心軸上取出時(shí)以○表示，不能取出時(shí)用×表示。
在石川制作所制的FK-6假捻加工機(jī)上，使用7片由陶瓷制的加捻盤，使用在表4所示各實(shí)施例、比較例中獲得的纖維(原紗)，按照表4所示的假捻加工條件進(jìn)行拉伸假捻加工。這時(shí)，在即將開始卷繞之前向纖維上涂布相當(dāng)于假捻加工紗2wt％的油劑，該油劑含有98wt％賴德伍德粘度為60秒的礦物油和2wt％的磷酸鉀。另外，卷繞張力為0.08cN/dtex。
在實(shí)施例18～23的情況下，任何一個(gè)實(shí)施例在拉伸假捻加工時(shí)皆觀察不到起絨或斷絲，而且可以獲得一種既具有與PET同樣的卷曲形態(tài)，又具有PTT所特有的柔軟度和彈性恢復(fù)性的優(yōu)良的假捻加工紗。所獲加工紗的針織性非常良好。
另外，即使在3個(gè)月之后，也幾乎觀察不到其物性隨時(shí)間的變化，在進(jìn)行拉伸假捻加工時(shí)，按照相同條件就能生產(chǎn)出同樣質(zhì)量的假捻加工紗。
在比較例8中，由于原紗的取向度低，因此纖維發(fā)脆，在進(jìn)行假捻加工時(shí)頻繁地發(fā)生起絨和斷絲，不能按工業(yè)規(guī)模制得假捻加工紗。
在比較例9中使用的是結(jié)晶性高的原紗，雖然可以進(jìn)行假捻加工，但是不能具有象PET那樣的卷曲形態(tài)，而且其彈性也低劣。
在比較例10中使用的是結(jié)晶性和取向性都高但伸度低的拉伸紗，因此不能進(jìn)行高速的假捻操作。
使用實(shí)施例18中獲得的假捻加工紗的圓型針織物和使用實(shí)施例21中獲得的假捻加工紗的圓型針織物，分別按下述步驟制成。
使用福原精機(jī)制作所制的圓型針織機(jī)V-LEC6(30英寸，28號針)，將假捻加工-紗按8支給紗，制成平滑組織的圓型針織物，使用回轉(zhuǎn)型染色機(jī)進(jìn)行精煉和染色，然后利用轉(zhuǎn)筒型干燥機(jī)將其干燥，使用針板拉幅機(jī)在160℃的溫度下進(jìn)行1分鐘的幅寬定型。
另外，由實(shí)施例18、21中獲得的假捻加工紗卷繞的卷裝紗的硬度分別為85、86，卷密度分別為0.81、0.82，沒有發(fā)現(xiàn)由于解散引起的斷絲。
所獲結(jié)果示于表4中。在所獲的圓型針織物中，每一件都具有優(yōu)良的彈性、十分柔軟的手感和充分的豐滿感，其表面平滑，而且其網(wǎng)孔均勻，是一種質(zhì)量很高的針織物。[表4]

*假捻加工性○表示較少發(fā)生起絨、斷絲。
×表示較多發(fā)生起絨、斷絲，不能制得假捻加工紗。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的PTT纖維是一種兼?zhèn)溥m度結(jié)晶性和取向性的PTT-POY。因此，在卷繞時(shí)不易引起卷纏，可以獲得良好卷姿的筒子紗狀卷裝紗，并且可以按工業(yè)規(guī)模制造。另外，由于纖維不易隨時(shí)間發(fā)生變化，即使在進(jìn)行高速的拉伸假捻加工時(shí)，也可以在長時(shí)間內(nèi)按同一條件以工業(yè)規(guī)模制出相同質(zhì)量的假捻加工紗。
本發(fā)明的PTT纖維可以不進(jìn)行拉伸，只須進(jìn)行一步的紡絲工序即可以獲得纖維，因此能以高的生產(chǎn)率和低的成本制造纖維，可以卷繞較多的紗量，可以減少在卷繞時(shí)或加工時(shí)用于替換的工時(shí)數(shù)，從而可以進(jìn)一步地提高生產(chǎn)作業(yè)數(shù)率。
使用本發(fā)明的PTT-POY制造的假捻加工紗具有柔軟的手感、高的伸縮伸長率和伸縮彈性模量，作為彈力材料用的假捻加工紗是十分優(yōu)良的。因此，可以作為所謂喬其(ゾツキ)或交織型的連褲襪、連襪褲、短襪(反面起絨紗、羅口)、運(yùn)動衫、彈性絲的包芯紗、交織連褲襪等交織品的配紗等使用。
權(quán)利要求
1.一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，該纖維由90mol％以上為對苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元的聚對苯二甲酸丙二醇酯構(gòu)成，其特征在于，該纖維滿足下述(A)～(E)的必要條件(A)密度 1.320～1.340g/cm3(B)雙折射率 0.030～0.070(C)熱應(yīng)力的峰值 0.01～0.12cN/dtex(D)沸水收縮率3～40％(E)斷裂伸度 40～140％。
2.如權(quán)利要求1所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其特征在于，沿著垂直于纖維軸的方向的廣角X射線衍射強(qiáng)度滿足下述等式I1/I2≥1.0式中，I1表示2θ＝15.5～16.5°的最大衍射強(qiáng)度，I2表示2θ＝18～19°的平均衍射強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其特征在于，在該纖維上附著有0.2～3wt％滿足下述(P)～(S)必要條件的油劑(P)選自由環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷加成到碳原子數(shù)4～30的醇上而形成的加成化合物之中一種以上的非離子型表面活性劑的含量為5～50wt％；(Q)離子型表面活性劑的含量為1～8wt％；(R)含有分子量為300～700的脂肪族酯之中的一種以上和/或由下述結(jié)構(gòu)式表示且由環(huán)氧乙烷單元和環(huán)氧丙烷單元進(jìn)行共聚而生成的，[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～70/30且其分子量為1300～3000的聚醚(簡稱為聚醚-1)之中的一種以上，并且該脂肪族酯與該聚醚-1二者的總含量為40～70wt％，所說聚醚-1的結(jié)構(gòu)式為R1-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R2式中，R1、R2表示氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2表示1～50的整數(shù)(S)由下述結(jié)構(gòu)式表示且由環(huán)氧乙烷單元和環(huán)氧丙烷單元進(jìn)行共聚而生成的，[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～80/20且其分子量為5000～50000的聚醚(簡稱為聚醚-2)的含量在10wt％以下，所說聚醚-2的結(jié)構(gòu)式為R3-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R4式中，R3、R4表示氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2表示50～1000的整數(shù)。
4.如權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)中所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其特征在于，通過由下述式(1)表示的纖維-纖維間的靜摩擦系數(shù)F/Fμs與纖維的總纖度d(dtex)計(jì)算得的纖度校正靜摩擦系數(shù)G為0.06～0.25，該式(1)為G＝(F/Fμs)-0.00383×d ………(1)
5.如權(quán)利要求4所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其特征在于，纖維-金屬之間的動摩擦系數(shù)F/Mμd為0.15～0.30。
6.如權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)中所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其特征在于，該纖維滿足下述(F)、(G)的必要條件(F)含有0.01～3wt％平均粒徑0.01～2μm的氧化鈦，而且由該氧化鈦的粒子聚集而成的聚集體的最長部分的長度超過5μm的聚集體的含量在12個(gè)/mg纖維以下；(G)U％0～2％。
7.一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，該纖維由90mol％以上為對苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元的聚對苯二甲酸丙二醇酯構(gòu)成，其特征在于，該纖維滿足下述(H)～(K)的必要條件，而且該纖維被卷繞成筒子紗狀卷裝紗，所說必要條件為(H)雙折射率0.030～0.070(I)熱應(yīng)力的峰值0.01～0.12cN/dtex(J)沿著垂直于纖維軸的方向的廣角X射線衍射強(qiáng)度滿足下述公式I1/I2≥1.0式中，I1表示2θ＝15.5～16.5°的最大衍射強(qiáng)度，I2表示2θ＝18～19°的平均衍射強(qiáng)度(K)放縮率0～3％。
8.一種筒子紗狀卷裝紗，其特征在于，它由權(quán)利要求1～7的任一項(xiàng)中所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維卷繞而成，其脹出率在20％以下。
9.如權(quán)利要求8所述的筒子紗狀卷裝紗，其特征在于，卷繞著的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的放縮率為0～3％。
10.如權(quán)利要求8或9所述的筒子紗狀卷裝紗，其特征在于，卷繞著的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維在紗管上的卷幅為40～300mm，而且其質(zhì)量在2kg以上。
11.一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，該方法是通過使用對苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元占90mol％以上而構(gòu)成的聚對苯二甲酸丙二醇酯進(jìn)行熔融紡絲來制造聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的方法，其特征在于，把從噴絲嘴擠出的熔融復(fù)絲急冷以使其變成固體復(fù)絲，將該固體復(fù)絲加熱至50～170℃，然后按照0.02～0.20cN/dtex的卷繞張力和2000～4000m/分的速度進(jìn)行卷繞。
12.如權(quán)利要求11所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，其特征在于，在把從噴絲嘴擠出的熔融復(fù)絲急冷以使其變成固體復(fù)絲之后至卷繞之前，向該復(fù)絲涂布相當(dāng)于其重量0.2～3wt％的油劑。
13.如權(quán)利要求12所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，其特征在于，向復(fù)絲涂布滿足下述(P)～(S)必要條件的油劑(P)選自由環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷加成到碳原子數(shù)4～30的醇上而形成的加成化合物之中一種以上的非離子型表面活性劑的含量為5～50wt％；(Q)離子型表面活性劑的含量為1～8wt％；(R)含有分子量為300～700的脂肪族酯之中的一種以上和/或由下述結(jié)構(gòu)式表示且由環(huán)氧乙烷單元和環(huán)氧丙烷單元進(jìn)行共聚而生成的，[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～70/30且其分子量為1300～3000的聚醚(簡稱為聚醚-1)之中的一種以上，并且該脂肪族酯與該聚醚-1二者的總含量為40～70wt％，所說聚醚-1的結(jié)構(gòu)式為R1-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R2式中，R1、R2表示氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2表示1～50的整數(shù)(S)由下述結(jié)構(gòu)式表示且由環(huán)氧乙烷單元和環(huán)氧丙烷單元進(jìn)行共聚而生成的，[環(huán)氧丙烷單元]/[環(huán)氧乙烷單元]的質(zhì)量比為20/80～80/20且其分子量為5000～50000的聚醚(簡稱為聚醚-2)的含量在10wt％以下，所說聚醚-2的結(jié)構(gòu)式為R3-O-(CH2CH2O)n1-(CH(CH3)CH2O)n2-R4式中，R3、R4表示氫原子、碳原子數(shù)1～50的有機(jī)基團(tuán)，n1、n2表示50～1000的整數(shù)。
14.如權(quán)利要求11～13的任一項(xiàng)中所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，其特征在于，使用油劑濃度為2～10wt％的水乳液向纖維涂布油劑。
15.如權(quán)利要求11～14的任一項(xiàng)中所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，其特征在于，使用滿足下述必要條件(L)的聚合物，按照紡絲時(shí)的拉伸為60～2000的條件將聚合物從噴絲嘴擠出，其中，(L)是一種聚合物，其中含有0.01～3wt％平均粒徑為0.01～2μm的氧化鈦，而且由該氧化鈦的粒子聚集而成的聚集體的最長部分的長度超過5μm的聚集體的含量在25個(gè)/mg聚合物以下。
16.使用權(quán)利要求1～7的任一項(xiàng)所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維制成的假捻加工紗。
17.一種假捻加工紗，它由90mol％以上為對苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元的聚對苯二甲酸丙二醇酯構(gòu)成，其特征在于，該假捻加工紗滿足下述的(M)～(O)的必要條件(M)伸縮伸長率 150～300％(N)卷曲數(shù) 4～30個(gè)/cm(O)扭結(jié)數(shù) 0～3個(gè)/cm。
18.如權(quán)利要求17所述的假捻加工紗，其特征在于，其中的卷曲數(shù)為8～25個(gè)/cm。
19.如權(quán)利要求16～18的任一項(xiàng)中所述的假捻加工紗，其特征在于，該假捻加工紗滿足下述必要條件(K)(K)含有0.01～3wt％平均粒徑0.01～2μm的氧化鈦，而且由該氧化鈦的粒子聚集而成的聚集體的最長部分的長度超過5μm的聚集體的含量在12個(gè)/mg纖維以下。
20.如權(quán)利要求16～19的任一項(xiàng)中所述的假捻加工紗，在該假捻加工紗上附著有相當(dāng)于其重量0.5～5wt％的油劑，并且該油劑含有70～100wt％分子量為300～800的脂肪族酯和/或在30℃時(shí)的賴德伍德粘度為20～100秒的礦物油。
21.一種由假捻加工紗卷繞而成的卷裝紗，其特征在于，它由權(quán)利要求16～20的任一項(xiàng)中所述的假捻加工紗卷繞而成。
22.如權(quán)利要求21所述的由假捻加工紗卷繞而成的卷裝紗，其特征在于，該卷繞卷裝紗的硬度為70～90，卷密度為0.6～1.0g/cm3。
23.一種假捻加工紗的制造方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1～7的任一項(xiàng)中所述的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維進(jìn)行拉伸假捻加工。
24.一種假捻加工紗的制造方法，其特征在于，使用權(quán)利要求8～10的任一項(xiàng)中所述的筒子紗狀卷裝紗進(jìn)行假捻加工。
25.一種布帛，其中的一部分或全部使用權(quán)利要求16～20的任一項(xiàng)中所述的假捻加工紗。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維、其制法、由該纖維卷繞而成的筒子紗狀卷裝紗、使用該纖維的假捻加工紗以及由該加工紗制成的布帛,所說纖維由90mol%以上為對苯二甲酸丙二醇酯重復(fù)單元的聚對苯二甲酸丙二醇酯構(gòu)成,其密度為1.320～1.340g/cm
文檔編號D01F6/62GK1358242SQ00809475
公開日2002年7月10日 申請日期2000年7月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月12日
發(fā)明者藤本克宏, 加藤仁一郎 申請人:旭化成株式會社