聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制作方法

專利名稱：聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制作方法
技術領域：
本發明涉及屬于聚酯之一的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，詳細地說，涉及一種可加工成寬范圍種類的加工絲和編織物的、且適合應用于可獲得有特長的編織物的衣料領域中的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維。
背景技術：
以聚對苯二甲酸乙二醇酯為主要成分的聚酯纖維，作為最適合衣料的纖維，在世界上被大量生產，聚酯纖維產業已成為一大產業。
另一方面，聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維(以下稱為“PTT”纖維)從很早以前就有研究歷史，但至今尚未進行工業生產。然而，近年來，作為二醇成分的1，3-丙二醇已創出廉價的生產方法，從而使PTT纖維工業化的可能性提高。
PTT纖維同時具有聚酯纖維的優點和尼龍纖維的優點，被寄以劃時代纖維的期待，已開始利用其特征，應用于衣料、地毯、無紡布等方面。
很早以前就已經知道，PTT纖維可采用特開昭52-5320號公報(A)、特開昭52-8123號公報(B)、特開昭52-8124號公報(C)、特開昭58-104216號公報(D)、J.Polymer SciencePolymer PhysicsEdition Vol.14，263-274(1976)(E)以及Chemical FibersInternational Vol.45，April(1995)110-111(F)等中公開的而且，采用這些現有技術制造的PTT纖維，與聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維相比，一般具有初期模量小(D、E、F中記載)、彈性回復特性優良(A、D、E中記載)、熱收縮率大(B中記載)、染色性良好(D中記載)等特征，被認為更接近尼龍纖維的物性。也就是說，PTT纖維的主要特征，一般來說，在于柔軟的手感、伸長特性和低溫染色性。考慮到這些特征，PTT纖維用于衣料時，可以說特別適合于與斯潘德克斯纖維復合來使用的內衣類(緊身內衣等)和褲襪類(連褲襪等)。
而且，PTT纖維物性中的特異物性是良好的彈性特性(伸長特性)，其特征在于，即使改變纖維的取向或斷裂伸度，其初期模量也幾乎為一定，而且彈性回復率高(F中記載)。這一般認為是因為纖維的楊氏模量依賴于結晶的楊氏模量。
關于這種PTT纖維的優良特性或者一般特征，在現有文獻中已有詳細的記載，但對于作為衣料用纖維的物性最適宜范圍等，現有文獻中沒有任何記載和暗示。也就是說，這些現有技術中，沒有記載或暗示關于衣料用PTT纖維最適宜的原絲物性設計或者考慮整體平衡的PTT纖維所應有的物性。
另外，PTT纖維所具有的特異表面特性，即，由聚合物起因的摩擦系數一般都很高，在PTT纖維的制造和加工時成為發生斷頭和毛絲的原因，有關這方面的記載和暗示在現有技術中也沒有提到。
作為PTT纖維的制造方法，上述的公知公報中公開了一種將熔融紡絲而成的纖維作為未拉伸絲在卷繞之后進行拉伸的所謂2段法。但是，PTT與PET不同，玻璃化轉變溫度為30～50℃，與室溫相接近，而且即使在室溫附近，結晶速度也比PET快得多。這樣，一旦未拉伸絲中生成微晶或是分子解取向作用而使纖維發生收縮等，拉伸時就會發生拉伸不勻和毛絲、斷頭等，工業上難以穩定地生產適于衣料用途的PTT纖維。作為這種2段法所存在問題的解決方法，WO-96/00808號公報和特表平9-3724號公報、WO-99/27168號公報等中提出了不卷繞未拉伸絲、而在1個階段中連續進行紡絲-拉伸的方法。這種紡絲-拉伸連續制造所獲得的纖維，被纏繞成筒子紗狀卷裝。
這種連續進行紡絲-拉伸的方法的成本很低，有利于工業化生產。但是，根據我們的研究，采用該1段法獲得的纖維，在從筒子紗狀卷裝中取出纖維后，存在著纖維尺寸收縮的問題。現已弄清楚，這是由于纏繞成卷裝的纖維中的應力被釋放，纖維發生自由收縮(以后將該比例稱作自由收縮率)，這樣就存在著纖維長度約收縮3％以上的問題。一旦具有這么大的自由收縮率，在制造加工定尺寸的編織物時，就必須按照自由收縮率的比例編織出多余的長度，從而使布帛的設計變得很復雜。連續進行紡絲-拉伸獲得的纖維顯示出這種高自由收縮率的理由尚不清楚，但推測其理由是①纖維形成時，分子由熔融狀態變為固化狀態的過程中受到的應力沒有得到緩解，就卷繞成筒子紗狀卷裝，因此存在內應力，②拉伸后，纖維的熱定型不充分，也會存在內應力。
后文的

圖1中示出以2段法進行紡絲-拉伸的場合以及以1段法進行的場合的纖維應力-應變曲線。圖1中的曲線A為以2段法進行的場合，曲線B為以1段法進行的場合。2段法曲線中，拐點(箭頭c)為1個，與此相反，1段法曲線中，拐點有3個。
因此，1段法在制造成本上有利，但在實用上，以2段法制得的纖維更適合于衣料用纖維。
根據以上的理由，強烈地希望開發出一種采用紡絲-拉伸2段法獲得的、而且最適合于上述衣料用的原絲物性設計或者考慮整體平衡的PTT纖維。
而且，WO-99/39041號公報曾公開了改良PTT纖維的特異表面特性的方法。該公知方法是通過將特定組成的表面整理劑涂敷到纖維上來改良表面特性(摩擦系數)，但關于與紡絲-拉伸的實施，指出上述2段法、1段法或不進行拉伸制半、未拉伸絲的方法、制拉伸絲的方法等任一種方法都可以。也就是說，該公報中對于采用上述2段法和1段法獲得的PTT纖維的自由收縮特性的差異以及這種差異所帶來的實用上的問題完全沒有記載和暗示。而且，該公報的目的是改良雙折射率在0.025以上的一般的PTT纖維的表面特性，具體地說，是以斷裂伸度為25～180％的寬范圍為對象，對于作為衣料用PTT纖維的最適宜的物性范圍沒有任何記載，而且對其必要性也沒有記載和暗示。
發明的公開如上所述，過去的PTT纖維的斷裂伸度低，摩擦特性高，是經常發生斷頭、毛絲的原因，成為纖維的穩定制造和纖維的假捻、編織物的制造和熱處理等加工過程中的極大障礙。
本發明的第1個目的是，提供一種工業生產中斷頭、毛絲的發生少，且具有保證假捻加工和編織加工的圓滑的物性以及表面特性的PTT纖維。本發明的第2個目的是，提供一種可以以紡絲-拉伸的2段法穩定地制造第1目的纖維的制造方法。本發明更具體的目的是，提供一種高品質要求水準的經編織物以及足以經受假捻加工的滿足原絲品質水準的PTT纖維。而且，本發明的課題是，根據PTT纖維的原絲制造、原絲的加工和編織物的特性、性能評價，進行適當的物性和表面特性的設計。
本發明者們發現，將PTT纖維原絲的斷裂伸度規定在一個與聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維和尼龍纖維的最適宜范圍不同的特定范圍內，并選擇地使摩擦特性為特定值，可有效地達成本發明的目的，至此完成本發明。
也就是說，本發明涉及一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，它是一種95摩爾％以上由對苯二甲酸丙二醇酯重復單元構成、5摩爾％以下為其他酯重復單元構成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸丙二醇酯制成的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其特征在于，它滿足以下(1)～(6)的必要條件(1)結晶取向度＝88～95％；(2)動態損失正切的最大值(tanδ)max＝0.10～0.15；(3)動態損失正切的最大值溫度Tmax＝102～116℃；(4)斷裂伸度＝36～50％；(5)熱應力最大值＝0.25～0.38g/d；(6)纖維-纖維間滑動摩擦系數＝0.30～0.50。
另外，本發明的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維在采用將基本上95摩爾％以上由對苯二甲酸丙二醇酯重復單元構成、5摩爾％以下由其他酯重復單元構成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸丙二醇酯在250～275℃下擠出、用冷卻風固化并涂敷整理劑后、以1000～2000m/分的紡絲速度進行紡絲、并將未拉伸絲卷繞、接著將其拉伸的這樣一種方法制造聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維時，可以采用以滿足以下條件(a)～(c)為特征的方法來制造(a)涂敷整理劑，以使拉伸、熱處理后的纖維的纖維-纖維間滑動摩擦系數為0.30～0.50；(b)以0.35～0.7g/d的拉伸張力進行拉伸；接著(c)在100～150℃的溫度下進行拉緊熱處理。
對附圖的簡單說明圖1為示出纖維的應力-應變曲線的模式圖。
圖2為示出用于實施本發明的紡絲機的概略模式圖。
圖3為示出實施本發明的拉伸-加捻型拉伸機(無固定拉伸銷)的概略模式圖。
圖4為示出實施本發明的拉伸-加捻型拉伸機(有固定拉伸銷)的概略模式圖。
以下詳細地說明本發明。本發明中，構成聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的聚合物，其中95摩爾％以上為對苯二甲酸與1，3-丙二醇縮聚獲得的聚對苯二甲酸丙二醇酯。也可以在不破壞本發明目的的范圍內，即在5摩爾％以下的范圍內，共聚或共混1種或1種以上的其他共聚物或聚合物。作為這種共聚單體、聚合物，可以舉出草酸、琥珀酸、己二酸、間苯二酸、鄰苯二酸、2，6-萘二甲酸、5-磺基間苯二酸鈉等二元羧酸；乙二醇、丁二醇、聚乙二醇等二元醇；聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯等聚合物。
本發明中，形成纖維的聚對苯二甲酸丙二醇酯的特性粘度應為0.7～1.3。如果特性粘度不足0.7，無論采用什么紡絲條件，適合衣料用的斷裂強度也不會在3g/d以上(斷裂伸度36％以上時)。另一方面，如果特性粘度超過1.3，則得不到聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維。其原因是，不論將原料聚合物的特性粘度提高多少，熔融紡絲時的熱解也會使特性粘度降低很多，使纖維的特性粘度在1，3以下。從獲得高的斷裂強度考慮，特性粘度優選的范圍為0.85～1.1。
本發明中，結晶取向度應為88％～95％。該結晶取向度的范圍，是使斷裂伸度為36～50％的必要條件，為了使斷裂伸度在50％以下，結晶取向度應為88～95％。結晶取向度95％是能夠制取PTT纖維的最高值。結晶取向度的優選范圍是90～94％。
本發明的動態損失正切的最大值和該最大值溫度，分別應為0.10～0.15和102～116℃。動態損失正切的最大值和最大值溫度在該范圍以外，則斷裂伸度就會處于不足36％或超過50％的范圍，熱應力最大值就會處于不足0.25g/d或超過0.38g/d的范圍。動態損失正切的最大值和該最大值溫度的優選范圍，分別為0.11～0.14和104～110℃。
本發明中，斷裂伸度應為36～50％。如果不足36％，則在纖維的制造工序，特別是拉伸工序中，經常發生斷頭和毛絲，不但工業上難以生產，而且在纖維的后加工工序中有很多障礙。也就是說，很難進行假捻加工，在編織工序中存在著經常發生斷頭和毛絲等的障礙。另一方面，如果斷裂伸度超過50％，則纖維軸向的不均一性增加，U％的惡化和染色不勻變得很顯著。斷裂伸度的優選范圍為38％～50％。考慮到纖維的編織性和假捻加工性等，斷裂伸度的最優選范圍為43～50％。
本發明中，熱應力最大值應為0.25～0.38g/d。如果熱應力最大值不足0.25g/d，則本發明的PTT纖維用于斯潘德克斯纖維交織時，由熱收縮產生的織物緊密程度不夠，容易出現通稱為“松捻”的缺點。順便說一下，松捻是反復摩擦織物時纖維產生偏移，結果使織物出現間隙的現象。如果熱應力最大值超過0.38g/d，則在制成布帛之后的熱加工工序中的收縮大，很難使尺寸一致。熱應力最大值的優選范圍為0.28～0.35g/d。熱應力最大值的更優選范圍為0.28～0.33g/d。
本發明中，纖維-纖維間滑動摩擦系數應為0.35～0.50。如果它超過0.50，則即使將斷裂伸度設計為36～50％，在原絲制造工序即拉伸工序以及原絲加工工序即假捻工序、加捻工序中不可避免地發生斷頭、毛絲。纖維-纖維間滑動摩擦系數越小越好，但由于聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的特性，很難小到0.30以下。纖維-纖維間滑動摩擦系數的優選范圍為0.30～0.45。
本發明中，自由收縮率優選為2％以下。如果自由收縮率超過2％，則編織時的布帛設計變得復雜。以下舉例說明自由收縮率大的場合下的實際問題。將來自筒子紗狀卷裝或緯紗管(pirn)等的卷繞絲的纖維直接制成編織物的場合，為了制造50m的編織物，如果自由收縮率為例如3％，則必須編織51.5m。工業上，這種多余的編織是徒勞的，難以采用。自由收縮率越小越好，如果在1.5％以下，編織時布帛的設計就沒有問題，可以實施。進一步地，所謂的自由收縮率高，意味著即使在約束之下也具有收縮能力，自由收縮率超過2％的PTT纖維在卷繞過程中和卷繞之后，在卷裝特別是緯紗管形狀卷裝中，還具有容易發生形狀變形和塌邊的缺點。
本發明中，纖維的應力-應變曲線中的拐點優選為1個或2個。應力-應變曲線采用后述的恒速伸長拉伸試驗求出。如果應力-應變曲線中的拐點為3個乃至3個以上時，放置收縮率超過2％，編織時的布帛設計變得復雜。希望拐點為2個，更優選為1個。
本發明的PTT纖維優選以5～25捻/m的捻度進行緯紗pirn卷繞。加捻多是為了在編織工序或在其之前的整經工序以及假捻工序中提高加工性能即提高速度，或者降低斷頭和毛絲等故障的頻率。如果捻度不足5捻/m或者無捻，則復絲的集束差，在編織物的制造階段中，易發生松散和斷頭。如果捻度超過25捻/m，則加捻對編織物的影響過大，造成品質降低。優選的捻度為8～15捻/m。
本發明中的聚對苯二甲酸丙二醇酯在制造時，可以采用公知的聚合方法進行聚合。另外，本發明中的聚對苯二甲酸丙二醇酯也可以含有氧化鈦等消光劑、磷系化合物等熱穩定劑、受阻酚化合物等氧化穩定劑、抗靜電劑、紫外線遮蔽劑等添加劑。
本發明的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的優選的制造方法是在采用將95摩爾％以上由對苯二甲酸丙二醇酯重復單元構成、5摩爾％以下為其他酯重復單元構成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸丙二醇酯在250～275℃下擠出、用冷卻風固化并涂敷整理劑后、以1000～2000m/分的紡絲速度進行紡絲、并將未拉伸絲卷繞、接著將其拉伸的這樣一種方法來制造聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維時，采用以滿足以下條件(a)～(c)為特征的方法(a)涂敷整理劑，以使拉伸、熱處理后的纖維的纖維-纖維間滑動摩擦系數為0.30～0.50；(b)以0.35～0.7g/d的拉伸張力進行拉伸；接著(c)在100～150℃的溫度下進行拉緊熱處理。
在制造纖維時，使用圖2所示的紡絲機制造未拉伸絲。首先，將用干燥機1干燥至含水率30ppm以下的PTT切片供給到溫度設定在255～265℃的擠出機2中，熔融。熔融PTT被送入擠出機之后的溫度設定在260～275℃的紡絲頭(spin head)4中，用齒輪泵計量。然后，經過安裝在紡絲頭組件5上的有許多孔的噴絲頭6，作為復絲7被擠出到絲室內。擠出機和紡絲頭的溫度，根據PTT切片的特性粘度和形狀，在上述范圍內選擇最適宜的溫度。
擠出到絲室內的PTT復絲一邊用冷卻風8冷卻至室溫，一邊用以所規定的速度旋轉的牽引導絲輥10、11使其變細并固化，制成所規定纖度的未拉伸絲。未拉伸絲在盤繞到牽引導絲輥上之前，用整理劑涂敷裝置9涂敷整理劑，作為未拉伸絲卷裝12，用卷繞機12卷繞。
未拉伸絲的卷繞速度采用1000～2000m/分。如果紡絲速度低于1000m/分，則未拉伸絲中生成的微晶變多，在以后的拉伸時容易發生毛絲和斷頭。如果紡絲速度在2000m/分以上，則未拉伸絲中，分子的解取向作用使纖維發生收縮等，拉伸時發生拉伸不勻和毛絲、斷頭等，是不優選的。
為了使纖維-纖維間滑動摩擦系數處于本發明所規定的范圍內，可通過選擇整理劑的組成來進行。即，根據需要，從含有10～80重量％的脂肪酸酯和/或礦物油或者含有50～98重量％的分子量1000～20000的聚酯的油劑中選擇組成。整理劑可以是水乳液型或溶劑稀釋型或純凈型任一種。以水乳液型涂敷的場合下，除了上述成分以外，還可以混合2～50重量％的離子性表面活性劑和/或非離子性表面活性劑，制成10～30重量％的乳液來使用。另外，整理劑的涂敷方法可以是給油噴嘴法或給油輥法等公知方法。
接著，將未拉伸卷裝架到圖3的拉伸機上。在拉伸機上，首先，未拉伸絲12用溫度設定在45～65℃的喂絲輥13加熱，利用拉伸輥15與喂絲輥13的速度比拉伸至所規定的纖度。該場合下，拉伸起點處于喂絲輥13上。纖維在拉伸后或拉伸過程中在喂絲輥和拉伸輥之間分絲，一邊與溫度設定在100～150℃的加熱板14接觸一邊前進，由此接受拉緊熱處理。從拉伸輥15出來的纖維一邊用錠子加捻，一邊作為緯紗管16卷繞。此時，拉伸輥與喂絲輥之比即拉伸比以及加熱板溫度必須使拉伸張力處于0.35～0.7g/d的范圍內。拉伸張力不足0.35g/d時，纖維的斷裂伸度超過50％，而在0.7g/d以上時，纖維的斷裂伸度不足36％。拉伸張力的優選范圍為0.35～0.65g/d，更優選的范圍為0.35～0.50g/d。
拉緊熱處理溫度應為100～150℃。熱處理溫度不足100℃時，不但結晶取向度不足88％，而且熱應力最大值超過0.38g/d。而熱處理溫度超過150℃時，熱應力最大值不足0.25g/d。加熱板溫度的優選范圍為110～145℃。
拉伸張力和拉緊熱處理溫度如果在本發明的范圍內，則可以將拉伸卷繞絲pirn的自由收縮率抑制在2％以下。拉緊熱處理溫度低的場合下，由于拉伸張力的變形沒有被固定下來，存在于拉伸卷繞絲pirn中，使自由收縮率超過2％。
拉伸時，優選采用圖4中示出的固定拉伸銷17。固定拉伸銷的采用，使拉伸起點從拉伸輥13變到固定拉伸銷17的位置，可進一步提高拉伸絲的染色品質等。
本發明的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，必須采用上述的紡絲工序和拉伸工序分開的2段法實施。本發明未拉伸纖維的制造過程中所使用的拉伸機，優選采用圖3、圖4中示出的在拉伸之后緊接著卷繞成緯紗管pirn形的拉伸-加捻型拉伸機。
實施發明的最佳方案以下說明本發明中(也包括實施例)進行的物性或結構的測定方法和測定條件。
(a)特性粘度特性粘度[η]為根據下式的定義求出的數值。
＝Lim(ηr-1)/CC→0定義式中的ηr為用純度98％的鄰氯苯酚溶解聚對苯二甲酸丙二醇酯聚合物的稀釋溶液在35℃下的粘度與在同一溫度下測定的上述溶劑本身的粘度的比值，定義為相對粘度。另外，C為上述溶液100ml中以克為單位的溶質重量值。
(b)結晶取向度使用X射線衍射裝置，使試料厚度為約0.5mm，在以下的條件下，繪制衍射角2θ從7度至35度的衍射強度曲線。
測定條件30kv、80A、掃描速度1度/分、圖移速率10mm/分、時間常數1秒、接收槽(receive slit)0.3mm。
使2θ＝16度和22度時掃描的反射分別為(010)、(110)。再使(010)面為-180度～+180度方位角方向，繪制衍射強度曲線。
將以±180度獲得的衍射強度曲線取平均值，劃水平線作為基線。從峰頂點至基線劃垂線，求出其高度的中點。通過中點劃水平線，測定它與衍射強度曲線的2個交點之間的距離，將該值換算成角度值作為取向角H。結晶取向度按下式求出。
結晶取向度(％)＝(180-H)×180/180(c)動態損失正切使用東洋ボ-ルドウイン公司生產的レオバイブロン DDV-EIIA型動態粘彈性測定儀，在試料約0.1mg、測定頻率110Hz、升溫速度5℃/分的條件下，在干燥空氣中，由各溫度下的動態損失正切tanδ-溫度曲線獲得tanδ的最大值溫度Tmax和該峰高度的最大值(tanδ)max。
(d)纖維斷裂伸度按照JIS-L-1013進行測定。
(e)熱應力最大值使用熱應力測定儀(例如鐘紡工程公司生產的商品名KE-2)進行測定。將纖維切下20cm長，將其兩端系結起來，形成環，裝填到測定儀中。在初加重0.05g/d、升溫速度100℃/分的條件下進行測定，將熱應力的溫度變化畫成圖。讀取熱應力曲線的峰值。該值為熱應力最大值。
(f)纖維-纖維間滑動摩擦系數將690m的纖維以絡筒交叉夾角15度并以約15g的張力卷繞到圓筒的周圍，將與上述纖維相同的30.5cm長的纖維掛到圓筒上。此時，該纖維與圓筒的軸成垂直地掛著。而且，在掛在圓筒上的纖維一端連接一個重錘，其重量為掛在圓筒上的纖維總旦數的0.04倍重(g)，在纖維的另一端上連接應變測定儀。接著，以18m/分的周速度使該圓筒旋轉，用應變測定儀測定張力。按照下式由這樣測定的張力求出纖維-纖維間滑動摩擦系數f。
f＝1/π×ln(T2/T1)此處，T1為纖維上掛著的重錘重量(g)，T2為至少測定25次時的平均張力(g)，ln為自然對數，π為圓周率。應予說明，在25℃下進行測定。
(g)自由收縮率按照JIS-L-1013的收縮率測定法進行測定。用檢尺機直接從拉伸絲pirn中截取一絞，將截取之后(約5分鐘以內)的一絞長作為L，將在溫度20℃±2℃、相對濕度65％±5％的氛圍氣中放置48小時后的一絞長作為L1，按下式計算。
(h)拉伸張力拉伸張力的測定方法是，張力計使用ROTHSCHILD Mini Tens R-046，測定拉伸時在喂絲輥和熱處理裝置(本例中，圖3中是在喂絲輥13與加熱板14之間進行測定，圖4中是在固定拉伸銷17與加熱板之間進行測定)之間的位置移動的纖維上所受到的張力T(g)，除以拉伸后的纖維旦數D(d)而求得。拉伸張力(g/d)＝T/D(i)拉伸性以每1000kg拉伸纖維的斷頭次數來評價拉伸時的斷頭缺點。如果斷頭次數在10次以下，則工業上能夠穩定生產。如果在11～20次之間，則大體上穩定，而超過20次的場合，工業難以生產。
(j)編織性將聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維與Spirndex纖維用Raschel針織機編織成6橫列(course)經緞組織。編織機使用28號針、105英寸，以91橫列/英寸、以600rpm進行編織。作為編織結構，正面使用聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，背面使用280旦的斯潘德克斯纖維。正面、背面的編織張力皆為10g。
目測判斷編織物的毛絲狀況。沒有毛絲的為○，有毛絲的為×。
(k)松捻性將Raschel經編織物剪裁成經向長100mm×緯向長90mm，緯向用縫邊7mm的2針包縫機縫合。此時縫紉機用線為彈力耐綸210d，針腳數為13針/英寸，制成試驗片。接著，將該試驗片在弱堿性合成洗滌劑0.13％水溶液中充分浸漬后，以縫兒為中心，裝到夾頭間隔70mm的伸縮疲勞試驗機上，以規定的伸長量(后記)反復伸縮10000次后，取下試驗片，按以下標準進行評價。
◎試驗片與裝到伸縮疲勞試驗機上之前相比幾乎不變。
○試驗片稍微變寬，外觀稍微有些混亂。
×試驗片變寬，組織不齊，或者彈性絲斷絲等，外觀相當混亂，不適宜作為商品。
應予說明，裝到伸縮疲勞試驗機上時，試驗片的伸長量按如下求出。
將Raschel經編織物剪裁成經長200mm、緯長25.4mm大小，用坦錫倫拉伸試驗機，以初荷重5g、夾頭間隔100mm、拉伸速度300mm/min的條件使試驗片伸長，求出荷重1kg時的伸長率和荷重1.5kg時的伸長率，按下式計算伸長量。
伸長量(％)＝((荷重1kg時的伸長率)＋(荷重1.5kg時的伸長率))/2(l)假捻性在下述條件下進行假捻加工，以72錠/臺連續實施假捻時每天的斷頭次數來評價假捻性。
假捻條件假捻加工機三菱工業社制LS-2(銷假捻)錠子旋轉數275000rpm假捻度3840T/m第1喂入率±0％第1加熱器溫度(接觸式)160℃第2加熱器溫度(非接觸式)150℃第2喂入率+15％假捻性◎斷頭次數不足10次/天·臺，非常好。
○斷頭次數為10～30次/天·臺，良好。
×斷頭次數超過30次/天·臺，工業上生產困難。參考例<聚對苯二甲酸丙二醇酯的聚合>
按1∶2的摩爾比加入對苯二甲酸二甲酯和1，3-丙二醇，加入相當于理論聚合物量0.1重量％的四丁醇鈦，緩慢升溫，在240℃下終止酯交換反應。一邊向獲得的酯交換產物中再添加理論聚合物量0.1重量％的四丁醇鈦，一邊添加作為消光劑的氧化鈦0.5重量％，在250℃和減壓下反應3小時。獲得的聚合物的特性粘度為0.7。
在200℃下、在氮氣流通下，使該聚合物固相聚合5小時，獲得特性粘度0.9的聚合物。實施例1～4、比較例1～4實施例中，敘述有關拉伸應力的效果。將參考例中獲得的聚對苯二甲酸丙二醇酯在110℃下干燥，將水含量干燥至20ppm。
將獲得的聚合物加入圖2所示的擠出機2中，在擠出溫度270℃下熔融，由紡絲頭4上設置的噴絲頭5進行紡絲。將20℃、90％RH的冷卻風8以0.4m/秒的速度吹到紡出的單纖維群7上，使其冷卻固化。用整理劑涂敷裝置(給油噴嘴)9將整理劑涂敷到固化了的纖維上后，經過以1500m/分周速度旋轉的牽伸羅拉卷繞未拉伸絲。
附著的油劑成分中含有作為平滑劑成分的硬脂酸異辛酯52份、液體石蠟10份、作為表面活性劑的由聚氧乙烯構成的油烯基醚27份、由碳原子數15、16的鏈烷烴磺酸鈉11份，將這樣構成的整理劑制成10重量％的水性乳液來使用。整理劑在纖維上的附著量，為后續拉伸絲的0.8重量％。拉伸絲的纖維-纖維間滑動摩擦系數為0.405。
將未拉伸絲用圖3所示的拉伸機-加捻型拉伸機(無固定拉伸銷)，在輥筒溫度55℃、加熱板溫度130℃下調整拉伸倍率，以使拉伸張力為表1所示的值，進行拉伸。拉伸絲的旦數皆為50d/24f。捻度皆為10捻/m。獲得的50d/24f聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的特性示于表1中。
從表1中看出，在本發明中所示的拉伸應力范圍內進行拉伸獲得的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，具有良好的拉伸性和編織性以及不存在松捻缺點的制品特性。
表1

實施例5～8、比較例5～6本實施例中，敘述有關加熱板溫度的效果。采用與實施例1～4同樣的方法獲得未拉伸絲。拉伸時，使用圖4的拉伸-加捻型拉伸機(有固定拉伸銷)，拉伸倍率為2.35倍，按表2所示改變加熱板溫度。獲得的50d/24f聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的特性示于表2中。
從表2看出，在本發明中所示的拉伸張力范圍內進行拉伸獲得的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，具有良好的拉伸性和編織性以及不存在松捻缺點的制品特性。
表2

實施例8～11、比較例7～8本實施例中，敘述有關纖維-纖維間滑動摩擦系數的效果。當獲得實施例2的纖維時，按表3所示改變油劑的種類和用量。
該例中，聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的結晶取向度為92％，動態損失正切的最大值(tanδ)max為0.12，動態損失正切的最大值溫度Tmax為107℃，斷裂伸度為42％，熱應力最大值為0.34g/d。獲得的50d/24f聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的特性示于表3中。
從表3看出，纖維-纖維間滑動摩擦系數處于本發明范圍內的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，具有良好的拉伸性和編織性以及不存在松捻缺點的制品特性。比較例9對以2段法進行紡絲-拉伸的本發明和1段法場合的自由收縮率進行比較。
WO-99/27168號公報的實施例5中，拉伸絲卷裝的自由收縮率的測定結果為2.6％。
該纖維的應力-應變曲線如圖1中的曲線B，曲線中有3個拐點。
另外，本發明實施例1的拉伸卷繞絲pirn的自由收縮率為1.4％。該纖維的應力-應變曲線如圖1中的曲線A，曲線中有1個拐點。
以1段法進行紡絲-拉伸的場合，相對于2段法場合而言，具有較大的自由收縮率。
表3

整理劑成分A由兩端基用丁基、甲基封端的環氧丙烷/環氧乙烷＝50/50構成的聚醚，分子量2000。整理劑成分B碳原子數15、16的鏈烷烴磺酸鈉整理劑成分C連接10個單元聚氧乙烯的油烯基醚。整理劑成分D聚烷醚環氧丙烷/環氧乙烷＝40/60，分子量10000。
產業上的利用可能性本發明PTT纖維，由于其物性和表面特性得到適當的設計，最初在原絲制造工序中的斷頭和毛絲被抑制，制造收率非常高，是高品質的纖維。
本發明的PTT纖維，在加工工序即假捻工序、加捻工序以及編織工序中，斷頭和毛絲等的障礙少，可以采用廣泛的加工條件。使用本發明的PTT纖維，可以獲得商品特性高的布帛。
權利要求
1.一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，它是一種95摩爾％以上由對苯二甲酸丙二醇酯重復單元構成、5摩爾％以下為其他酯重復單元構成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸丙二醇酯制成的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其特征在于，它滿足以下(1)～(6)的必要條件(1)結晶取向度＝88～95％；(2)動態損失正切的最大值(tanδ)max＝0.10～0.15；(3)動態損失正切的最大值溫度Tmax＝102～116℃；(4)斷裂伸度＝36～50％；(5)熱應力最大值＝0.25～0.38g/d；(6)纖維-纖維間滑動摩擦系數＝0.30～0.50。
2.一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，它是一種95摩爾％以上由對苯二甲酸丙二醇酯重復單元構成、5摩爾％以下為其他酯重復單元構成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸丙二醇酯制成的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其特征在于，它滿足以下(1)～(7)的必要條件(1)結晶取向度＝88～95％；(2)動態損失正切的最大值(tanδ)max＝0.10～0.15；(3)動態損失正切的最大值溫度Tmax＝102～116℃；(4)斷裂伸度＝36～50％；(5)熱應力最大值＝0.25～0.38g/d；(6)纖維-纖維間滑動摩擦系數＝0.30～0.50；(7)自由收縮率在2％以下。
3.一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，它是一種95摩爾％以上由對苯二甲酸丙二醇酯重復單元構成、5摩爾％以下為其他酯重復單元構成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸丙二醇酯制成的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其特征在于，它滿足以下(1)～(8)的必要條件(1)結晶取向度＝88～95％；(2)動態損失正切的最大值(tanδ)max＝0.10～0.15；(3)動態損失正切的最大值溫度Tmax＝102～116℃；(4)斷裂伸度＝36～50％；(5)應力-應變曲線中的拐點為1個或2個；(6)熱應力最大值＝0.25～0.38g/d；(7)纖維-纖維間滑動摩擦系數＝0.30～0.50；(8)自由收縮率在2％以下。
4.權利要求1、2、3任一項中記載的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其斷裂強度＝43～50％。
5.權利要求1～4任一項中記載的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維，其特征在于，以捻度5～20捻/m卷繞成緯紗管形狀。
6.一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，其特征在于，在采用將95摩爾％以上由對苯二甲酸丙二醇酯重復單元構成、5摩爾％以下由其他酯重復單元構成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸丙二醇酯在250～275℃下擠出、用冷卻風固化并涂敷整理劑后、以1000～2000m/分的紡絲速度進行紡絲、并將未拉伸絲卷繞、接著將其拉伸的這樣一種方法制造聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維時，滿足以下條件(a)～(c)(a)涂敷整理劑，以使拉伸、熱處理后的纖維的纖維-纖維間滑動摩擦系數為0.30～0.50；(b)以0.35～0.7 g/d的拉伸張力進行拉伸；接著(c)在100～150℃的溫度下進行拉緊熱處理。
7.一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，其特征在于，在采用將95摩爾％以上由對苯二甲酸丙二醇酯重復單元構成、5摩爾％以下由其他酯重復單元構成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸丙二醇酯在250～275℃下擠出、用冷卻風固化并涂敷整理劑后、以1000～2000m/分的紡絲速度進行紡絲、并將未拉伸絲卷繞、接著將其拉伸的這樣一種方法制造聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維時，滿足以下條件(a)～(d)(a)涂敷整理劑，以使拉伸、熱處理后的纖維的纖維-纖維間滑動摩擦系數為0.30～0.50；(b)以0.35～0.7g/d的拉伸張力進行拉伸；接著(c)在100～150℃的溫度下進行拉緊熱處理；(d)加捻并卷繞。
8.一種聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，其特征在于，在采用將95摩爾％以上由對苯二甲酸丙二醇酯重復單元構成、5摩爾％以下由其他酯重復單元構成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸丙二醇酯在250～275℃下擠出、用冷卻風固化并涂敷整理劑后、以1000～2000m/分的紡絲速度進行紡絲、并將未拉伸絲卷繞、接著將其拉伸的這樣一種方法制造聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維時，滿足以下條件(a)～(e)(a)涂敷整理劑，以使拉伸、熱處理后的纖維的纖維-纖維間滑動摩擦系數為0.30～0.50；(b)使用固定拉伸銷；(c)以0.35～0.7g/d的拉伸張力進行拉伸；接著(d)在100～150℃的溫度下進行拉緊熱處理；(e)加捻并卷繞。
9.權利要求6～8任一項中記載的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，其中，拉伸張力為0.35～0.5g/d。
10.權利要求6～9任一項中記載的聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維的制造方法，其特征在于，以5～25捻/m的捻度將拉伸絲卷繞成緯紗管形狀。
全文摘要
一種聚對苯二甲酸丙二醇酯(PTT)纖維,它是一種95摩爾%以上由對苯二甲酸丙二醇酯重復單元構成、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸丙二醇酯制成的,滿足以下必要條件:(1)結晶取向度=88～95%;(2)動態損失正切的最大值(tanδ)max=0.10～0.15;(3)動態損失正切的最大值溫度Tmax=102～116℃;(4)斷裂伸度=36～50%;(5)熱應力最大值=0.25～0.38g/d;(6)纖維－纖維間滑動摩擦系數=0.30～0.50。該PTT纖維可以穩定地拉伸制造,且加工特性優良。該PTT纖維的制造方法包括:將特性粘度為0.7～1.3的PTT以2000m/分以下的牽伸速度進行熔融紡絲,將獲得的未拉伸絲用拉伸機拉伸,并進行熱處理。
文檔編號D01F6/62GK1331763SQ99812119
公開日2002年1月16日 申請日期1999年10月15日 優先權日1998年10月15日
發明者阿部孝雄, 加藤仁一郎, 松尾輝彥 申請人:旭化成株式會社