專利名稱：聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維及其生產(chǎn)方法。特別地，本發(fā)明涉及具有潛在卷曲性能的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維，和其具有高效率的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維用于具有高膨松度和優(yōu)異彈性回復(fù)的非織造織物、織造織物和針織物和墊料。
背景技術(shù)：
聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯纖維具有對(duì)于聚酯纖維正常的優(yōu)異尺寸穩(wěn)定性，耐旋光性，和熱定形性能和低水吸收和水分吸收性能和，此外它們顯示低彈性模量和優(yōu)異的彈性回復(fù)和容易染色性。因此，希望將聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯纖維開發(fā)為用于衣服和用于工業(yè)用途的纖維。
公知的是復(fù)合纖維，其中特性粘度彼此不同的兩種聚酯組分與彼此共軛，和該復(fù)合纖維具有潛在卷曲性能，用于提供織具有高拉伸性的造織物或針織物或非織造織物。為實(shí)現(xiàn)具有潛在卷曲性能的聚酯復(fù)合纖維，已經(jīng)進(jìn)行各種嘗試?yán)纾瑸楸M可能多地增加兩種不同類型聚酯的特性粘度中的差異，以增加獲得的復(fù)合纖維中兩種類型聚酯組分之間收縮的差異和為增強(qiáng)聚酯聚合物的熔體紡絲性能。例如，日本審查專利出版物No.61-60163(1986)公開了通過一對(duì)熔體擠出噴絲孔用于熔體紡絲熔體粘度彼此不同的兩種類型聚酯樹脂，以形成并排類型復(fù)合長絲的噴絲板。在此噴絲板中，具體調(diào)節(jié)從對(duì)噴絲板熔體擠出面成直角的方向一對(duì)熔體擠出噴絲孔每個(gè)的傾斜角度和在一對(duì)熔體擠出噴絲孔之間的距離。同樣，日本未審查專利出版物No.2000-239927公開了聚酯并排類型復(fù)合纖維，其中在每個(gè)復(fù)合纖維的橫截面輪廓中，以具體定義的形式將兩種不同類型的聚酯聚合物彼此連接。
然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)增加在復(fù)合纖維中兩種類型聚酯組分之間的特性粘度差異以增強(qiáng)獲得的復(fù)合纖維的潛在卷曲性能時(shí)，在熔體紡絲過程中擠出的復(fù)合長絲聚合物熔體流彎曲，復(fù)合長絲流的彎曲程度隨兩種聚酯組分之間的特性粘度差異的增加而顯著增加和，結(jié)果是，彎曲的復(fù)合流粘合到鄰近到的物流或粘合到噴絲板和斷裂。因此，不能穩(wěn)定進(jìn)行熔體紡絲過程。此外，由于聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯復(fù)合長絲顯示比常規(guī)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯復(fù)合長絲低的剛度，當(dāng)實(shí)現(xiàn)復(fù)合纖維的潛在卷曲，在復(fù)合長絲上產(chǎn)生多個(gè)小卷曲和因此獲得的卷曲復(fù)合長絲難以展現(xiàn)令人滿意的膨松度。
仍然此外，WO02/31241-A1公開了包含復(fù)合纖維的短纖紗，該復(fù)合纖維包括特性粘度彼此不同的兩種類型聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂。然而，復(fù)合纖維具有不足夠的膨松度和因此不適于膨松非織造織物和墊料。
發(fā)明公開本發(fā)明的目的是提供具有優(yōu)異膨松度和彈性回復(fù)的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維和適當(dāng)用于由其形成非織造織物、膨松紗線、膨松織造織物和針織物和墊料的一種，及其生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行廣泛研究為達(dá)到上述目的和發(fā)現(xiàn)中空復(fù)合短纖維，該復(fù)合短纖維包括特性粘度彼此不同和每種的特性粘度在特定范圍的兩種類型聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯聚合物，和具有中空橫截面輪廓和短纖維形式，能夠達(dá)到上述目的。在此發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上完成本發(fā)明。
本發(fā)明的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維每個(gè)包括兩部分，和含有在每個(gè)復(fù)合短纖維中形成和沿每個(gè)復(fù)合短纖維的縱軸延伸的中空部分，該兩部分由特性粘度彼此不同的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分構(gòu)成，以并排或皮包芯排列而排列，和沿每個(gè)復(fù)合短纖維的縱軸延伸，其中(1)兩種聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分之一的特性粘度為0.50-1.4dl/g，和兩種聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分另一種的特性粘度為0.40-1.30dl/g，和比特性粘度為0.50-1.40dl/g的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂的特性粘度低0.1-0.5dl/g，特性粘度在鄰氯苯酚中在35℃的溫度下測(cè)定；(2)中空部分橫截面的橫截面積對(duì)應(yīng)于復(fù)合纖維總橫截面積的2-15％；和(3)復(fù)合短纖維顯示30-70％的平均纖網(wǎng)(web)面積熱收縮，該平均纖網(wǎng)面積熱收縮由如下測(cè)量測(cè)定由羅拉梳理機(jī)將纖維長度為51mm的復(fù)合短纖維成形為基礎(chǔ)質(zhì)量為30g/m2的纖網(wǎng)，從纖網(wǎng)制備尺寸為20cm×20cm的多個(gè)試樣，將試樣在熱空氣循環(huán)干燥器中在120℃的溫度下熱處理10分鐘，以允許試樣自由收縮和試樣的纖網(wǎng)面積熱收縮根據(jù)公式(1)確定纖網(wǎng)面積熱收縮(％)＝[(A-B)/A]×100(1)其中A表示在熱處理之前每個(gè)試樣的面積和B表示在熱處理之后試樣的面積，和計(jì)算試樣得到的纖網(wǎng)面積熱收縮的平均值。
在本發(fā)明的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維中，中空部分優(yōu)選位于每個(gè)復(fù)合短纖維的高和低特性粘度聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂部分之一中。
生產(chǎn)以上定義的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維的本發(fā)明方法包括如下步驟通過中空并排或皮包芯類型形成復(fù)合長絲的噴絲板，熔體紡絲特性粘度彼此不同的兩種聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂，以提供未拉伸的中空復(fù)合長絲；在兩個(gè)階段中在對(duì)應(yīng)于未拉伸的中空復(fù)合長絲最終伸長率的60-80％的總拉伸比下，采用如下方式拉伸未拉伸的中空復(fù)合長絲拉伸溫度在第一階段是45-60℃和然后在第二階段是85-120℃和控制第二階段的拉伸比到0.90-1.0，以調(diào)節(jié)總拉伸比到如上所述；在50-80℃的溫度下機(jī)器卷曲拉伸中空復(fù)合長絲；在80℃或更小的溫度下熱處理卷曲的中空復(fù)合長絲同時(shí)允許卷曲的中空復(fù)合長絲松弛，和切割熱處理的中空復(fù)合長絲以提供中空復(fù)合短纖維。
附圖簡(jiǎn)述

圖1顯示具有并排結(jié)構(gòu)的本發(fā)明聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維的例子的橫截面輪廓，圖2顯示具有并排結(jié)構(gòu)的本發(fā)明聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維的另一個(gè)例子的橫截面輪廓，圖3顯示具有偏心皮包芯結(jié)構(gòu)的本發(fā)明聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維的例子的橫截面輪廓，和圖4顯示具有偏心皮包芯結(jié)構(gòu)的本發(fā)明聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維的另一個(gè)例子的橫截面輪廓。
實(shí)施本發(fā)明的最好方式本發(fā)明的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維每個(gè)包括兩個(gè)長絲部分，和含有在每個(gè)復(fù)合短纖維中形成和沿每個(gè)復(fù)合短纖維的縱軸延伸的中空部分，該兩個(gè)長絲部分從特性粘度彼此不同的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分構(gòu)成，以并排或皮包芯排列而排列，和沿每個(gè)復(fù)合短纖維的縱軸延伸。
聚亞甲基對(duì)苯二甲酸酯是含有三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯作為主要重復(fù)單元的聚酯。可用于本發(fā)明的三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂任選地包含共聚單體組分。共聚單體組分包括共聚單體二羧酸例如，間苯二甲酸、琥珀酸、己二酸、2，6-萘二羧酸和金屬-磺基間苯二甲酸和共聚單體二醇例如，1，4-丁二醇、1，6-己二醇、環(huán)己烷二醇和環(huán)己烷二甲醇?？紤]獲得的共聚物在熔體紡絲過程中的穩(wěn)定性而選擇共聚單體化合物。
聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂任選地進(jìn)一步包含添加劑，該添加劑包括選自如下的至少一種消光劑、熱穩(wěn)定劑、防沫劑、顏色調(diào)節(jié)劑、阻燃劑、抗氧劑、紫外線吸收劑、紅外線吸收劑、熒光增白劑、和著色顏料。
關(guān)于特性粘度彼此不同的兩種聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分，每種樹脂組分的特性粘度在樹脂組分在鄰氯苯酚的溶液中在35℃的溫度下測(cè)定。高粘度樹脂組分的特性粘度必須為0.5-1.4dl/g，優(yōu)選0.8-1.30dl/g。
如果特性粘度大于1.4dl/g，當(dāng)它在熔體紡絲過程中熔融時(shí)獲得的高粘度樹脂組分顯示特別高的粘度和因此不能在用于聚酯纖維的通常熔體紡絲設(shè)備中熔體紡絲，和為獲得在其下獲得的聚合物熔體可以平穩(wěn)熔體紡絲的降低的熔體粘度，樹脂組分的熔融溫度必須增加到280℃或更大，在該溫度下樹脂組分分解。如果特性粘度小于0.5dl/g，在獲得的高粘度樹脂組分和低粘度樹脂組分之間的特性粘度差異太小和因此獲得的復(fù)合短纖維不能顯示足夠的潛在卷曲性能。
低粘度樹脂組分的特性粘度必須為0.4-1.30dl/g，優(yōu)選0.5-1.0dl/g。如果特性粘度小于0.4dl/g，獲得的樹脂組分在熔體紡絲過程中顯示太低的粘度，和獲得的低粘度熔體引起擠出的長絲熔體流經(jīng)常斷裂和不能具有足夠的工藝穩(wěn)定性生產(chǎn)目標(biāo)復(fù)合長絲。同樣，如果特性粘度大于1.30dl/g，在獲得的低粘度樹脂組分和高粘度樹脂組分之間的特性粘度差異太小和因此獲得的復(fù)合短纖維不能顯示足夠的潛在卷曲性能。
此外，低粘度樹脂組分的特性粘度必須比高粘度樹脂組分的特性粘度低0.10-0.50dl/g，優(yōu)選0.2-0.40dl/g。如果特性粘度的差異小于0.1dl/g，獲得的復(fù)合短纖維顯示不足夠的潛在卷曲性能。同樣，如果特性粘度差異大于0.5dl/g，在熔體紡絲過程中，擠出的復(fù)合長絲熔體流極端彎曲和粘合到鄰近的熔體流和粘合到噴絲板和因此，斷裂。因此，熔體紡絲過程不能平穩(wěn)進(jìn)行。
高粘度樹脂組分對(duì)低粘度樹脂組分的質(zhì)量比可以考慮到目標(biāo)復(fù)合短纖維的所需潛在卷曲性能和樹脂組分的熔體紡絲性而合適地建立和優(yōu)選為30/70-70/30，更優(yōu)選40/60-60/40，仍然更優(yōu)選約50/50。
本發(fā)明的中空復(fù)合短纖維每個(gè)含有在每個(gè)纖維的縱向中心位置中形成和沿每個(gè)纖維的縱軸長絲狀處理的中空部分。在中空復(fù)合纖維中，中空部分是有利的在于當(dāng)將對(duì)于中空并排或皮包芯類型復(fù)合長絲兩種不同的樹脂通過熔體紡絲噴絲孔熔體擠出時(shí)，在獲得的復(fù)合長絲熔體流的縱向中心部分中形成的中空部分引起在中空復(fù)合長絲熔體流中產(chǎn)生高耐彎曲性力量和增強(qiáng)熔體紡絲過程的穩(wěn)定性。同樣，在獲得的中空復(fù)合短纖維中，中空部分引起增加纖維的剛度，在復(fù)合纖維中產(chǎn)生具有適當(dāng)形式的螺旋卷曲和獲得的纖維顯示增加的膨松度。同樣，由本發(fā)明的中空復(fù)合短纖維形成的非織造織物和織造織物和針織物顯示優(yōu)異的膨松度和彈性回復(fù)。
在本發(fā)明中空復(fù)合短纖維的橫截面中，中空部分的橫截面積必須對(duì)應(yīng)于中空復(fù)合纖維總橫截面積的2-15％，優(yōu)選5-10％。如果中空部分橫截面積的比例(％)小于2％，引起在熔體紡絲過程中擠出的中空復(fù)合長絲熔體流彎曲和熔體紡絲過程的穩(wěn)定性降低。同樣，在獲得的中空復(fù)合纖維上產(chǎn)生小卷曲和因此獲得的纖維不能具有足夠的膨松度。同樣，如果中空部分橫截面積的比例大于15％，在獲得的每個(gè)中空復(fù)合纖維中兩種樹脂組分的彎曲面積太小和因此獲得的中空復(fù)合纖維的潛在卷曲性能不足夠。
在本發(fā)明中空復(fù)合短纖維的生產(chǎn)中，通過適當(dāng)控制熔體-噴絲板的噴絲孔的形式和大小，樹脂熔體的溫度，和熔體紡絲過程中的冷卻空氣流動(dòng)速率，中空部分橫截面積對(duì)中空復(fù)合短纖維總橫截面積的比例可以容易地控制到2-15％。
在本發(fā)明的中空復(fù)合短纖維中，中空部分優(yōu)選位于高粘度聚酯樹脂組分和低粘度聚酯樹脂組分之一中。在實(shí)施例中，中空復(fù)合短纖維具有并排結(jié)構(gòu)，和在中空復(fù)合短纖維的橫截面輪廓中，高粘度和低粘度樹脂組分之一占據(jù)中空復(fù)合纖維橫截面積的一半或更多。通常，中空部分優(yōu)選在包括高粘度樹脂組分的部分中形成。
圖1顯示本發(fā)明并排類型聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合纖維的例子的橫截面輪廓。在圖1中，具有圓形橫截面輪廓的中空復(fù)合纖維從如下部分構(gòu)成(1)包括高粘度樹脂組分的大側(cè)部分2，在該部分2中形成具有圓形橫截面輪廓的中空部分4，和(2)包括低粘度樹脂組分和與大側(cè)部分2以并排排列共軛的小側(cè)部分3。
圖2顯示本發(fā)明并排類型聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合纖維另一個(gè)例子的橫截面輪廓。在圖2中，具有四邊形橫截面輪廓和中空部分4的中空復(fù)合纖維1從右側(cè)部分2和左側(cè)部分3構(gòu)成。中空部分4在右側(cè)和左側(cè)部分2和3之間形成，和右側(cè)和左側(cè)部分3和4在中空部分4以上和以上的位置彼此連接。
在另一個(gè)實(shí)施例中，中空復(fù)合纖維具有偏心皮包芯結(jié)構(gòu)，和中空部分僅位于偏心芯部分和皮部分之一中，和優(yōu)選在芯部分中。
圖3顯示具有偏心皮包芯結(jié)構(gòu)的本發(fā)明聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合纖維仍然另一個(gè)例子的橫截面輪廓。在圖3中，偏心皮包芯類型中空復(fù)合纖維1從如下部分構(gòu)成從低粘度樹脂組分形成和具有圓形橫截面的皮部分2，和從高粘度樹脂組分形成在皮部分3中偏心布置，具有橢圓形橫截面輪廓的芯部分3，該芯部分3包含在芯部分3中形成和具有橢圓形橫截面輪廓的中空部分4。
圖4顯示具有偏心皮包芯結(jié)構(gòu)的本發(fā)明聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合纖維進(jìn)一步例子的橫截面輪廓。在圖4中，中空復(fù)合纖維1從如下部分構(gòu)成包括低粘度樹脂組分和具有圓形橫截面輪廓的皮部分2和包括高粘度樹脂組分，在皮部分2中布置，具有橢圓形橫截面輪廓和包含中空部分4的偏心芯部分3，該中空部分4在芯部分3中形成和具有大約三角形橫截面輪廓。
在上述實(shí)施例中，獲得的中空復(fù)合纖維是有利的在于當(dāng)現(xiàn)實(shí)化獲得的中空復(fù)合纖維的潛在卷曲性能時(shí)，獲得的卷曲顯示大的回路形式。
在本發(fā)明的中空復(fù)合短纖維中，對(duì)單個(gè)纖維和橫截面輪廓和對(duì)單個(gè)中空部分的橫截面形式?jīng)]有限制。
單個(gè)纖維和中空部分的橫截面輪廓包括圓形、三角形、扁平狀、多葉狀和多中空形式，和可以從各種輪廓響應(yīng)于纖維的用途和目的而建立。
本發(fā)明的中空復(fù)合短纖維的單個(gè)纖維厚度優(yōu)選為1-5分特，更優(yōu)選1.5-3分特。同樣，本發(fā)明的中空復(fù)合短纖維的纖維長度優(yōu)選為3-150mm，更優(yōu)選約30-約70mm。
本發(fā)明的中空復(fù)合短纖維的平均纖網(wǎng)收縮必須為30-70％，優(yōu)選40-60％。平均纖網(wǎng)收縮由如下測(cè)量測(cè)定由羅拉梳理機(jī)將纖維長度為51mm的中空復(fù)合短纖維成形為基礎(chǔ)質(zhì)量為30g/m2的纖網(wǎng)，從纖網(wǎng)制備尺寸為20cm×20cm的多個(gè)試樣，將試樣在熱空氣循環(huán)干燥器中在120℃的溫度下熱處理10分鐘，以允許試樣自由收縮，試樣的纖網(wǎng)面積熱收縮根據(jù)公式(1)確定纖網(wǎng)面積熱收縮(％)＝[(A-B)/A]×100(1)其中A表示在熱處理之前試樣的面積和B表示在熱處理之后試樣的面積，和計(jì)算試樣得到的纖網(wǎng)面積熱收縮的平均值。
平均纖網(wǎng)收縮是中空復(fù)合短纖維潛在卷曲性能的指數(shù)。當(dāng)平均纖網(wǎng)收縮為30-70％時(shí)，獲得的中空復(fù)合短纖維能夠使從其獲得的織造織物、針織物非織造織物顯示足夠的膨松度和拉伸性。如果平均纖網(wǎng)收縮大于70％，獲得的卷曲復(fù)合短纖維含有多個(gè)小螺旋卷曲和因此顯示不足夠的膨松度和硬手感，而纖維的拉伸性高。同樣，在此情況下，當(dāng)將機(jī)器卷曲的中空復(fù)合短纖維經(jīng)受紡絲過程時(shí)，潛在的卷曲例如，在梳理步驟中實(shí)現(xiàn)，和因此，發(fā)生加工中的難度。同樣，如果平均纖網(wǎng)收縮小于30％，潛在的卷曲不能足夠?qū)崿F(xiàn)和獲得的復(fù)合短纖維顯示不足夠的拉伸性。
可以通過適當(dāng)?shù)乜刂茟?yīng)用于纖維的拉伸過程的拉伸比和溫度和中空部分橫截面積對(duì)中空復(fù)合纖維總橫截面積的比例，考慮到用于復(fù)合纖維的聚酯樹脂組分的特性粘度，控制本發(fā)明中空復(fù)合短纖維的平均纖網(wǎng)收縮到30-70％。
可以使用機(jī)械卷曲設(shè)備和例如，填料箱類型卷曲箱或齒輪卷曲箱機(jī)器卷曲本發(fā)明的中空復(fù)合纖維。機(jī)器卷曲的卷曲百分比優(yōu)選是10-25％，更優(yōu)選15-20％?？梢匀缧枰ㄟ^適當(dāng)?shù)乜刂茩C(jī)器卷曲過程中的卷曲數(shù)目和卷曲溫度，容易控制由機(jī)器卷曲過程的中空復(fù)合纖維的卷曲百分比。纖維的卷曲百分比根據(jù)JIS L 1015，人造短纖維測(cè)試方法，8.12.2測(cè)定。
本發(fā)明的中空復(fù)合短纖維可以由包括如下步驟的本發(fā)明方法生產(chǎn)通過中空并排或皮包芯類型復(fù)合長絲形成噴絲板，熔體紡絲特性粘度彼此不同的兩種聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂，以提供未拉伸的中空復(fù)合長絲；在兩個(gè)階段中在對(duì)應(yīng)于未拉伸的中空復(fù)合長絲最終伸長率的60-80％的總拉伸比下，采用如下方式拉伸未拉伸的中空復(fù)合長絲拉伸溫度在第一階段是45-60℃和然后在第二階段是85-120℃和控制第二階段的拉伸比到0.90-1.0，以調(diào)節(jié)總拉伸比到如上所述；在50-80℃的溫度下機(jī)器卷曲拉伸的中空復(fù)合長絲；在80℃或更小的溫度下熱處理卷曲的中空復(fù)合長絲同時(shí)允許卷曲的中空復(fù)合長絲松弛，和切割熱處理的中空復(fù)合長絲以提供中空復(fù)合短纖維。
在本發(fā)明的方法中，第一階段的拉伸溫度為45-60℃，優(yōu)選50-60℃。如果第一階段拉伸在小于45℃的更低溫度下進(jìn)行，由于在低溫下長絲的低塑性，必須對(duì)長絲施加高的拉伸力和因此，在拉伸過程期間長絲經(jīng)常斷裂。同樣，如果第一階段的拉伸溫度大于60℃，長絲的結(jié)晶程度增加和因此長絲變脆和經(jīng)常斷裂。
第二階段的拉伸溫度和拉伸比影響獲得的拉伸長絲的潛在卷曲性能和必須分別在85-120℃，優(yōu)選90-110℃的范圍中和在0.9-1.0，優(yōu)選0.92-0.98的范圍中調(diào)節(jié)。如果第二階段的拉伸溫度小于85℃，獲得的拉伸短纖維的潛在卷曲性能 容易由機(jī)器過程實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)將獲得的中空復(fù)合短纖維通過紡絲工藝或非織造織物生產(chǎn)工藝中的梳理過程時(shí)，實(shí)現(xiàn)潛在的卷曲到在獲得的纖網(wǎng)中不形成缺陷例如，毛結(jié)或空穴。同樣，如果第二階段的拉伸溫度大于120℃，獲得的短纖維顯示降低的潛在卷曲性能。如果第二階段的拉伸過程在大于1.0的拉伸比下進(jìn)行，當(dāng)將它們經(jīng)受機(jī)器卷曲過程時(shí)，向獲得的短纖維賦予多個(gè)螺旋卷曲，螺旋卷曲的獲得的卷曲短纖維難以通過梳理過程。在第二階段的拉伸過程中，在固定的纖維長度下或在對(duì)收縮的限制下必須對(duì)首先拉伸的長絲施加纖維的熱處理。如果拉伸比小于0.90，長絲過度熱定形和因此獲得的短纖維顯示劣化的潛在卷曲性能。
在本發(fā)明的方法中在第一和第二拉伸階段以％計(jì)的總拉伸比必須控制到對(duì)應(yīng)于未拉伸的中空復(fù)合長絲最終伸長率60-80％，優(yōu)選65-75％的程度。如果總拉伸比小于60％，獲得的短纖維顯示不足夠的潛在卷曲性能。同樣，總拉伸比大于80％，長絲經(jīng)常在拉伸步驟中斷裂和因此拉伸的長絲難以平穩(wěn)生產(chǎn)。
在本發(fā)明的方法中，可以使用機(jī)械卷曲設(shè)備和例如，填料箱類型卷曲箱或齒輪卷曲箱機(jī)器卷曲拉伸的中空復(fù)合長絲。機(jī)器卷曲過程在50-80℃，優(yōu)選60-70℃的卷曲溫度下進(jìn)行。
如果機(jī)器卷曲溫度小于50℃，獲得的卷曲長絲顯示不足夠的卷曲百分比。同樣，如果機(jī)器卷曲溫度大于80℃，在機(jī)器卷曲期間不所需地實(shí)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)保持未實(shí)現(xiàn)的潛在卷曲，和實(shí)現(xiàn)的螺旋卷曲引起獲得的中空復(fù)合短纖維顯示劣化的梳理機(jī)通過性能。優(yōu)選將機(jī)器卷曲過程控制到獲得的機(jī)器卷曲長絲的卷曲數(shù)目為10-15個(gè)卷曲/25mm的程度，以向獲得的短纖維賦予令人滿意的梳理機(jī)通過性能。
在機(jī)器梳理步驟之后，將機(jī)器卷曲的中空復(fù)合長絲在80℃或/較少優(yōu)選40-50℃的溫度下熱處理，同時(shí)允許卷曲的中空復(fù)合長絲松弛。如果熱處理的松弛溫度高于80℃，不所需地實(shí)現(xiàn)潛在螺旋卷曲。對(duì)在其下進(jìn)行熱處理同時(shí)允許卷曲的中空長絲松弛的溫度沒有下限。
通常，將在機(jī)器卷曲過程之前的長絲采用整理劑-加油劑的含水乳液加油和，因此熱處理應(yīng)當(dāng)在足夠通過蒸發(fā)長絲上的水而干燥長絲的溫度下進(jìn)行。因此，熱處理優(yōu)選在40℃或更大的溫度下進(jìn)行。同時(shí)的熱處理和松弛過程優(yōu)選進(jìn)行30-60分鐘的時(shí)間。
在完成同時(shí)的熱處理和松弛過程之后，通過使用絲束切割機(jī)獲得的中空復(fù)合長絲例如，格魯格魯切割機(jī)(grugru cutter)和旋轉(zhuǎn)切割機(jī)切割長絲，以提供所需纖維長度優(yōu)選為3-15mm的中空復(fù)合短纖維。
實(shí)施例由如下實(shí)施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明。
在實(shí)施例和對(duì)比例中，進(jìn)行如下測(cè)量。
(1)特性粘度[η]在聚酯樹脂在由鄰氯苯酚組成的溶劑中的溶液中在35℃的溫度下通過使用 烏氏粘度計(jì)測(cè)定聚酯樹脂的特性粘度。
(2)冷卻空氣鼓風(fēng)的速度由風(fēng)速計(jì)測(cè)量溫度為25℃和濕度為65％的冷卻空氣鼓風(fēng)的速度，該冷卻空氣鼓見在對(duì)長絲流移動(dòng)方向適當(dāng)?shù)慕嵌认率┘拥皆谌垠w紡絲設(shè)備中熔融的擠出聚酯樹脂熔體的長絲流中，以冷卻和固化長絲流。
(3)中空復(fù)合纖維中的中空部分的橫截面比例在中空復(fù)合纖維的橫截面輪廓中，測(cè)量中空復(fù)合纖維的中空部分面積對(duì)纖維總面積的比例。
(4)未拉伸長絲的最終伸長率未拉伸的中空復(fù)合長絲絲束的最終伸長率由恒定伸長速度拉伸測(cè)試儀，在10cm的機(jī)械爪之間的距離下在100cm/mm的拉伸速度下，根據(jù)JIS L 1013-1999測(cè)量。
(5)卷曲百分比纖維的卷曲百分比根據(jù)JIS L 1015-1999測(cè)定。
(6)熔體紡絲過程的穩(wěn)定性將除由于人為原因和機(jī)械原因產(chǎn)生的長絲斷裂以外，每個(gè)熔體-噴絲板，每8小時(shí)，熔體紡絲過程中產(chǎn)生的未拉伸長絲的斷裂數(shù)目計(jì)數(shù)，以根據(jù)斷裂數(shù)目將熔體紡絲過程的穩(wěn)定性分類如下。

(7)纖網(wǎng)面積熱收縮(％)由羅拉梳理機(jī)將纖維長度為51mm的中空復(fù)合短纖維成形為基礎(chǔ)質(zhì)量為30g/m2的纖網(wǎng)，從纖網(wǎng)制備尺寸為20cm×20cm的多個(gè)試樣，將試樣在熱空氣循環(huán)干燥器中在120℃的溫度下熱處理10分鐘以允許試樣自由收縮，試樣的纖網(wǎng)面積熱收縮根據(jù)公式(1)確定纖網(wǎng)面積熱收縮(％)＝[(A-B)/A]×100(1)其中A表示在熱處理之前試樣的面積和B表示在熱處理之后試樣的面積，和計(jì)算試樣得到的纖網(wǎng)面積熱收縮的平均值。
(8)從中空復(fù)合短纖維制備的非織造織物的彈性回復(fù)和膨松度。
通過使用羅拉梳理機(jī)將纖維長度為51mm的中空復(fù)合短纖維成形為非織造纖網(wǎng)；將多個(gè)獲得的纖網(wǎng)彼此層壓；以針刺層壓的纖網(wǎng)以提供基礎(chǔ)質(zhì)量為約50g/m2的非織造織物；將非織造織物在烘箱中在120℃的溫度下熱處理10分鐘；非織造織物的膨松度根據(jù)JIS L-1908測(cè)量；然后從非織造織物制備形式為25mm寬度帶子的多個(gè)試樣，和將每個(gè)根據(jù)JISL-1908-1999，在100mm的一對(duì)機(jī)械爪之間的距離下和在100mm/min的拉伸速度下進(jìn)行最終伸長率的測(cè)量；和從獲得的數(shù)據(jù)，試樣的彈性回復(fù)根據(jù)公式(2)計(jì)算彈性回復(fù)(％)＝(EB-EC)/EB×100其中EB表示對(duì)應(yīng)于試樣最終伸長率的80％的伸長率(％)，和EC表示在將試樣伸長直到試樣的伸長率達(dá)到伸長率EB之后試樣的伸長率(％)，然后將試樣從對(duì)其施加的張力釋放和靜置一分鐘，基于試樣的初始長度。
(9)通用評(píng)價(jià)根據(jù)熔體紡絲過程的穩(wěn)定性，非織造織物的膨松度和非織造織物的彈性回復(fù)進(jìn)行中空復(fù)合短纖維的通用評(píng)價(jià)。采用如下兩類表示評(píng)價(jià)結(jié)果。

實(shí)施例1和2和對(duì)比例1-6在實(shí)施例1和2和對(duì)比例1-6每個(gè)中，使用用于中空偏心皮包芯類型復(fù)合長絲含有1000個(gè)擠出噴絲口的熔體-噴絲板，將表1或2所示的具有特性粘度的高粘度聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分(A)和低粘度聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分(B)經(jīng)受熔體紡絲過程。在用于中空復(fù)合纖維的每個(gè)噴絲口中，在表1或2顯示用于在中空復(fù)合纖維(PCD)中形成中空部分的環(huán)形狹縫的直徑。
在熔體紡絲過程中，將高和低粘度聚酯樹脂組分(A)和(B)以50/50的質(zhì)量比A/B使用，在表1或2中所示的245-290℃的溫度下熔融，和在690g/mm的總擠出速率下熔體擠出。通過在表2所示的鼓風(fēng)速度下施加冷卻空氣鼓氣到物流冷卻和固化擠出的熔體長絲流，和將獲得的未拉伸的中空復(fù)合長絲束卷取和在卷繞輥周圍在1,300m/min的卷取速度下卷繞。通過計(jì)長絲的斷裂數(shù)目，在8小時(shí)時(shí)間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行熔體紡絲過程，以檢查熔體紡絲過程的穩(wěn)定性。
將獲得的未拉伸的中空復(fù)合長絲束在兩個(gè)階段中在拉伸條件下拉伸，拉伸條件即第一和第二階段的拉伸溫度和拉伸比和總拉伸比，如表1或2所示。然后將拉伸的中空復(fù)合長絲束在75℃的溫度下經(jīng)歷機(jī)器卷曲過程以在表1或2所示的卷曲百分比下向單個(gè)長絲賦予機(jī)械卷曲。將機(jī)器卷曲的中空復(fù)合長絲束在55℃的溫度下熱處理30分鐘同時(shí)松弛長絲。在51mm的纖維長度下切割松弛和熱處理的長絲以制備中空復(fù)合短纖維。
通過使用梳理機(jī)將獲得的短纖維成形為纖網(wǎng)，和測(cè)量纖網(wǎng)面積熱收縮。結(jié)果見表1或2。
將纖網(wǎng)進(jìn)行如上提及的對(duì)應(yīng)非織造織物的彈性回復(fù)和膨松度測(cè)量。結(jié)果見表1或2。
在對(duì)比例3中，由于擠出長絲的經(jīng)常斷裂，熔體紡絲過程不平穩(wěn)地進(jìn)行和因此不能獲得所需的未拉伸長絲。
對(duì)比例7在對(duì)比例7中，進(jìn)行與實(shí)施例1中相同的過程和測(cè)量，區(qū)別在于 地熔體擠出噴絲孔中，如表2所示將PCD改變到2.0mm。
測(cè)量結(jié)果見表2。
對(duì)比例8在對(duì)比例8中，進(jìn)行與實(shí)施例1中相同的過程，區(qū)別在于熔體擠出噴絲孔不含有中空形成狹縫，將冷卻空氣鼓風(fēng)的速度從0.6m/sec改變到0.7m/sec，和獲得的復(fù)合纖維不含有空穴。
測(cè)量結(jié)果見表2。
表1
表2 本發(fā)明的工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維具有高的潛在卷曲性能和因此，顯示優(yōu)異的膨松度和彈性回復(fù)。因此，它們用于非織造織物、織造織物或針織物和墊料。
權(quán)利要求
1.一種聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維，該短纖維每個(gè)包括兩部分，和含有在每個(gè)復(fù)合短纖維中形成和沿每個(gè)復(fù)合短纖維的縱軸延伸的中空部分，該兩部分由特性粘度彼此不同的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分構(gòu)成，以并排或皮包芯排列而排列，和沿每個(gè)復(fù)合短纖維的縱軸延伸，其中(1)兩種聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分之一的特性粘度為0.50-1.4dl/g，和兩種聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分的另一種的特性粘度為0.40-1.30dl/g，和比特性粘度為0.50-1.40dl/g的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂的特性粘度低0.1-0.5dl/g，特性粘度在鄰氯苯酚中在35℃的溫度下測(cè)定；(2)中空部分橫截面的橫截面積對(duì)應(yīng)于復(fù)合纖維總橫截面積的2-15％；和(3)復(fù)合短纖維顯示30-70％的平均纖網(wǎng)面積熱收縮，該平均纖網(wǎng)面積熱收縮由如下測(cè)量測(cè)定由羅拉梳理機(jī)將纖維長度為51mm的復(fù)合短纖維成形為基礎(chǔ)質(zhì)量為30g/m2的纖網(wǎng)，從纖網(wǎng)制備尺寸為20cm×20cm的多個(gè)試樣，將試樣在熱空氣循環(huán)干燥器中在120℃的溫度下熱處理10分鐘，以允許試樣自由收縮，試樣的纖網(wǎng)面積熱收縮根據(jù)公式(1)確定纖網(wǎng)面積熱收縮(％)＝[(A-B)/A]×100 (1)其中A表示在熱處理之前每個(gè)試樣的面積和B表示在熱處理之后試樣的面積，和計(jì)算試樣得到的纖網(wǎng)面積熱收縮的平均值。
2.權(quán)利要求1的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維，其中該中空部分位于每個(gè)復(fù)合短纖維的高和低特性粘度聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂部分之一中。
3.一種生產(chǎn)權(quán)利要求1或2的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維的方法，包括如下步驟通過中空并排或皮包芯類型形成復(fù)合長絲的噴絲板，熔體紡絲特性粘度彼此不同的兩種聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂，以提供未拉伸的中空復(fù)合長絲；在兩個(gè)階段中在對(duì)應(yīng)于未拉伸的中空復(fù)合長絲最終伸長率的60-80％的總拉伸比下，采用如下方式拉伸未拉伸的中空復(fù)合長絲拉伸溫度在第一階段是45-60℃和然后在第二階段是85-120℃和控制第二階段的拉伸比到0.90-1.0，以調(diào)節(jié)總拉伸比到如上所述；在50-80℃的溫度下機(jī)器卷曲拉伸的中空復(fù)合長絲；在80℃或更小的溫度下熱處理卷曲的中空復(fù)合長絲同時(shí)允許卷曲的中空復(fù)合長絲松弛，和切割熱處理的中空復(fù)合長絲以提供中空復(fù)合短纖維。
全文摘要
顯示潛在卷曲性能和高膨松度和彈性回復(fù)和用于非織造織物、織造織物和針織物和墊料的聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯中空復(fù)合短纖維具有從兩種聚三亞甲基對(duì)苯二甲酸酯樹脂組分形成的中空并排或皮包芯類型結(jié)構(gòu)，一種組分的特性粘度為0.50－1.40dl/g和另一種組分的特性粘度為0.40－1.30dl/g和比前者的特性粘度低0.1－0.5dl/g，和含有橫截面積為總橫截面積2－15％的中空部分，和在將中空復(fù)合短纖維成形為基礎(chǔ)重量為30g/m
文檔編號(hào)D01F8/14GK1768171SQ200480009180
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者山田敏弘 申請(qǐng)人:壽柔特克斯株式會(huì)社