專利名稱：聚酯高定向未拉伸纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚酯高定向未拉伸纖維，更詳細(xì)地說，是涉及作為生絲或捻絲、拉伸假捻加工絲，適用于衣料用及工業(yè)材料用的纖維。
聚酯纖維，由于具有以機械特性為主的各種優(yōu)良特性，所以在以衣料用途為主的產(chǎn)業(yè)材料上被廣泛使用著。其中，聚對苯二甲酸乙二醇酯(以下，簡稱為PET)是最廣泛使用的聚酯。
近年來，工業(yè)上特別是采用將PET的牽引速度達到5000m/分鐘以上的高速，無拉伸地，在1個工序可得到實用的纖維的高速紡絲法。由于紡絲工序的生產(chǎn)能力很大程度取決于每單位時間的排料量，所以越是提高紡絲速度，越能提高1個工序中的生產(chǎn)能力。
可是PET纖維等，在6000-7000m/分鐘的高速紡絲時，可顯示實用上優(yōu)良的機械特性，但若進一步高速化，則纖維的拉伸強度下降。為此，在充分發(fā)揮提高生產(chǎn)能力效果的紡絲速度上有限制。關(guān)于這點，提出了對于基質(zhì)聚合物，加入少量不相溶的聚合物的紡絲方法。例如在特開昭58-98414號公報及特開昭60-209015號公報中，公開了在基質(zhì)聚合物中添加0.1-10重量％的不相溶聚合物，抑制分子定向的紡絲方法。另外，在特開昭57-11211號公報中公開了添加液晶聚合物的方法。進而，在特開昭56-91013號公報、特開昭57-47912號公報、特開昭62-21817號公報中也公開了在聚酯中添加少量的聚烯烴系聚合物，來抑制分子定向。
可是，用這些方法雖能抑制分子定向，由于添加了聚合物而引起壞的影響。例如，添加了如聚苯乙烯那樣的具有低軟化點溫度的聚合物時，由于在纖維的表層存在著低軟化點聚合物，所以若進行需要高溫?zé)崽幚淼募倌砑庸ぬ幚頃r，會發(fā)生熔融粘結(jié)現(xiàn)象。另外，也使染色品的發(fā)色性差。進而，由于在聚酯中均勻混合少量不同種聚合物非常困難，有容易產(chǎn)生混合斑、容易斷絲、成為染色斑等問題。
在用于衣料時，為了使纖維具有膨松感，大多進行假捻加工等。特別是使用高定向未拉伸絲，一般采取拉伸及假捻加工同時進行的拉伸假捻加工方法。所謂POY也是能用于拉伸假捻加工的高定向未拉伸絲的一種。
為了提高拉伸假捻加工時的工藝穩(wěn)定性及增大加工速度，必須使拉伸假捻區(qū)的綻子穩(wěn)定。一般已知以提高加捻張力為好。為此，有使用提高拉伸倍率、更高定向的纖維的方法。但是，若過度地提高拉伸倍率、使用高定向的纖維時，不僅有在加工時易發(fā)生毛絲及斷絲，得到的假捻加工絲質(zhì)量下降，且有操作性也降低的缺點。因此，對于形成適度的加捻張力可得到的纖維的拉伸假捻加工用的高定向未拉伸絲(POY)的一般紡絲速度的上限是4000m/分鐘左右。
另外，在聚酯的溶融紡絲中表明，在某臨界紡絲速度以上時，在紡絲線上產(chǎn)生頸口變形、隨之引起定向結(jié)晶化、可得到近似以往的拉伸絲的纖維。例如，對于PET而言，4500-5000m/分鐘左右是該臨界紡絲速度。在該臨界紡絲速度以上得到的纖維，由于不是所謂的高定向未拉伸絲，所以即使能進行假捻加工，也不能用于按照1.2-2.0倍拉伸的拉伸假捻加工。
拉伸假捻加工的特征在于在高速紡絲工序中，制造相當(dāng)于加工時的拉伸倍率的粗纖度的高定向未拉絲。因此，可實現(xiàn)紡絲上的高生產(chǎn)能力，但如上所述，用以往的技術(shù)，以超過4000m/分鐘的紡絲速度，不能得到可穩(wěn)定地進行拉伸假捻加工的聚酯纖維。
可是，以往的高定向未拉伸絲，如沸水收縮率比50％高及在廣角X線衍射中不顯示由結(jié)晶引起的衍射峰表明，其幾乎未結(jié)晶化。為此，纖維結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、并且隨時間變化大。特別是為了保持染色的均一性，在拉伸高定向拉伸絲時，必須將紡絲后的經(jīng)過時間控制成一定。進而，由于線束的內(nèi)層部分及外層部分隨時間的變化不同，也有質(zhì)量不同的缺點。為此，有必要通過低溫?zé)崽幚淼?，進行促進消除時效變化的處理，使質(zhì)量一致。
本發(fā)明的目的在于首先，第1點在于提供了纖維結(jié)構(gòu)的時效變化小、假捻加工時的工藝穩(wěn)定性及工藝通過性良好、且可提高生產(chǎn)能力的聚酯高定向未拉伸纖維。其次，第2點在于通過增加吐絲量，提供增加生產(chǎn)能力的聚酯高定向未拉伸纖維的制造方法。進而，第3點在于提供了由該聚酯高定向未拉伸纖維組成的假捻加工絲及其制造方法。
上述本發(fā)明的目的，可通過聚酯高定向未拉伸纖維及其制造方法來達到，其特征是用廣角X線衍射，可看到聚酯結(jié)晶引起的衍射峰，且聚酯所引起的雙折射率為0.015-0.05。


圖1是表示發(fā)明纖維的廣角衍射像的赤道方向強度分布圖。圖2是表示在本發(fā)明實施例所述的纖維中，作為芯部聚合物，使用聚苯乙烯(聚苯乙烯塑料685)的(.)、及作為聚合物只使用PET的(口)的雙折射率和沸水收縮率的關(guān)系圖。另外，圖3是標(biāo)準(zhǔn)地表示聚酯部分的雙折射率的測定方法圖。
本發(fā)明的第1個特征是高定向未拉伸絲，但用廣角X線衍射顯示聚酯結(jié)晶引起的衍射峰。為此，纖維結(jié)構(gòu)的時效變化小、而且在拉伸假捻加工時可施以與以往相同的拉伸倍率、加捻張力高。
作為聚酯，可舉出聚對苯二甲酸乙二醇酯(以下，稱為PET)、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚萘酸乙二醇酯等，但是優(yōu)選的是使用PET。另外，聚酯也可以是二醇成分及酸成分的一部分，分別在15mol％以下的范圍，用其他的可共聚的成分置換的。這些之中，也可含有去光劑、阻燃劑、防靜電劑、顏料等的添加物。
聚酯，特別是對于PET的高速紡絲，有許多研究例。例如按照清水等人(纖維機械學(xué)會志、Vol.38、P243(1985))的研究，紡絲速度達到4000m/分鐘，在紡絲線上，纖維不發(fā)生蜂腰狀變形(所謂的頸口狀變形)、在廣角X線衍射像中只看到非晶性的光暈。而且，對于發(fā)生蜂腰狀縮頸變形的5000m/分鐘以上的纖維，可看到結(jié)晶引起的衍射峰。因此，由于以往的PET的POY的紡絲速度低于4000m/分鐘，在用廣角X線衍射進行評價時，可認(rèn)為是非晶性的。
與此相反，本發(fā)明的纖維，在廣角X線衍射像的赤道線方向的強度分布中，與PET的結(jié)晶相同的衍射角處，可觀測到峰(圖1)。即，表示存在聚酯定向了的結(jié)晶。但是，由于該峰，與以往的拉伸絲的峰相比，強度弱，所以可推論結(jié)晶量是極微小的。
本發(fā)明的高定向未拉伸絲的雙折射率為0.015-0.05。若雙折射率低于0.015時，拉伸假捻時的掛絲性差、假捻加工時易發(fā)生熔融粘結(jié)等現(xiàn)象。另一方面，若大于0.05時，加捻張力過高、毛絲及斷絲多、不理想。優(yōu)選的是0.02-0.045。另外，本發(fā)明的高定向未拉伸絲的雙折射率為0.05以下和與以往POY相同或在其以下。因此，本發(fā)明的纖維具有非晶性POY結(jié)構(gòu)，但可推斷是存在極少量結(jié)晶的，以往沒發(fā)現(xiàn)的新的結(jié)構(gòu)。另外，在此，雙折射率是指聚酯部分引起的雙折射率。
接著，纖維在沸水中的收縮率優(yōu)選的是10-50％。在此范圍，由于定向結(jié)晶化不很大，所以拉伸假捻加工時的拉伸性及熱定形良好。進而，只要在此范圍，由于作為本發(fā)明特征的聚酯結(jié)晶能適當(dāng)?shù)匕l(fā)展，所以纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且時效變化小。沸水收縮率更優(yōu)選的是20-50％。
一般，具有非晶性，且定向度高的纖維，根據(jù)其定向度，顯示出高的沸水收縮性。若定向度變高、開始形成所謂的結(jié)晶核、沸水收縮率達到頂點、進而，若定向度變高、結(jié)晶化時，則沸水收縮率急劇下降。這樣，纖維的結(jié)晶性充分地反映在沸水收縮率上。
通常的PET纖維和本發(fā)明纖維的雙折射率與沸水收縮率的關(guān)系，如圖2所示。對于通常的PET時，雙折射率在0.075-0.085附近，沸水收縮率急劇下降。相反本發(fā)明纖維，雙折射率從0.015附近，沸水收縮率已經(jīng)開始較大地下降、在0.035-0.045附近進一步急劇下降。這樣，本發(fā)明纖維與通常的PET比較，顯示了從雙折射率低的狀態(tài)，結(jié)晶化就開始了。這與用廣角X射線衍射時，可看到結(jié)晶引起的峰是一致的。
進而，若從聚酯部分的結(jié)晶度看，對于以往的高定向未拉伸絲，雙折射率為0.05時，結(jié)晶度大致為0％，而本發(fā)明高定向未拉伸絲，例如雙折射率為0.033時，結(jié)晶度為10％(實驗No.2)。這顯示了從低定向狀態(tài)，到結(jié)晶生成，這與用廣角X線衍射，看到結(jié)晶引起的峰是一致的。另外，聚酯的結(jié)晶度是使用用拉曼散射法測定的值。聚酯的羰基部分引起的1730cm-1峰的半值寬是與聚酯密度成反比例關(guān)系，記載于J.Polym.Sci.，Vol.10，317(1972)中。用拉曼散射法，求得1730cm-1峰的半值寬，從由其決定的密度，算出結(jié)晶度。
這樣，本發(fā)明的纖維，其特征在于，在與以往POY同等定向度的非晶結(jié)構(gòu)中、共存著結(jié)晶。即，可認(rèn)為由于在非結(jié)晶的海中存在少量的結(jié)晶，并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、從而構(gòu)成了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。為此，可推斷纖維結(jié)構(gòu)的時效變化小、進而通過拉伸假捻工序變形時，加捻張力比以往POY高。為此，可改善拉伸假捻加工時的工藝穩(wěn)定性、通過性、并可使加工速度高速化。
本發(fā)明纖維的拉伸度，優(yōu)選的是100-250％。在此范圍內(nèi)，拉伸假捻加工時的掛絲性良好、沒有出現(xiàn)由于熔融粘結(jié)產(chǎn)生未解捻部分及毛絲、斷絲現(xiàn)象、進而可以設(shè)定與以往POY相同的拉伸倍率，是理想的。另外，得到的拉伸假捻加工絲斷面變形少、沒有手感粗糙和發(fā)生光澤斑現(xiàn)象。拉伸度最優(yōu)選的是100-200％。另外，通過制成具有這樣高的拉伸勢能的高定向未拉伸絲，可提高紡絲的生產(chǎn)能力。
本發(fā)明的第2個特征在于提供在芯殼復(fù)合纖維中，作為殼部聚合物為聚酯、作為芯部聚合物，配置伸長粘度的溫度依賴性比殼部聚合物大的聚合物、以紡絲速度4000-12000m/分鐘進行紡絲的聚酯高定向未拉伸纖維的制造方法。
芯部聚合物是一種含有伸長粘度的溫度依賴性比殼部聚酯高的聚合物的聚合物。該伸長粘度的溫度依賴性的相對比較、可按如下方法進行。即，將比較的聚合物，在相同的紡絲條件(紡絲機、組件、噴咀孔徑、絲數(shù)、冷卻條件、紡絲速度等)下，以最終的纖維直徑達到相同的情況下，分別地進行紡絲，沿著紡絲線，測定分別的絲速度或纖維直徑。而且，雖然在紡絲線最上方(靠近噴咀面)處有變形，但可判明伸長粘度的溫度依賴性高。
作為比聚酯伸長粘度的溫度依賴性高的聚合物，例如，可舉出聚苯乙烯及α-甲基苯乙烯、P-甲氧基苯乙烯、氯代苯乙烯等苯乙烯衍生物的聚合物以及與苯乙烯的共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物等聚苯乙烯系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯丙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸乙基己酯等聚丙烯酸酯系聚合物、這些聚丙烯酸酯系聚合物和聚苯乙烯系聚合物的共聚物的丙烯酸酯-苯乙烯共聚物、或聚甲基戊烯、甲基戊烯和烯烴共聚的聚甲基戊烯系聚合物等。其中，從易于使用及后述的定向抑制效果看，優(yōu)選的是聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯及聚甲基戊烯，最優(yōu)選的是聚苯乙烯。
比殼部聚合物伸長粘度的溫度依賴性高的芯部聚合物的復(fù)合比，若考慮纖維特性的平衡時，對于復(fù)合纖維總體，優(yōu)選的是1-15重％以下，更優(yōu)選的是1-10重量％。若超過15重量％時，發(fā)現(xiàn)復(fù)合聚合物有影響，成為機械特性差的纖維。另外，低于1重量％的復(fù)合不是不可能，但是由于在紡絲機及組件內(nèi)的停留時間變長，可能發(fā)生聚合物的熱老化，不太好。最優(yōu)選的是2-7重量％。另外，對于本發(fā)明，芯部聚合物可以單獨使用上述聚合物，也可與作為殼部聚合物的聚酯及其他聚合物混合使用。在芯部使用混合聚合物時，其混合聚合物中的該特定聚合物的含量，從容易混合性看，優(yōu)選的是30-70重量％。該特定聚合物占復(fù)合纖維總體的含量，優(yōu)選的是1-15重量％的比例進行復(fù)合。這樣的混合系的復(fù)合比是指該特定聚合物占復(fù)合纖維總體的比例。
另外，對于纖維的橫斷面形狀及芯殼的復(fù)合形狀，沒有特別的限制。在多數(shù)情況下芯部也可是海島狀的結(jié)構(gòu)。但是，通常，考慮由于噴出的纖維發(fā)生彎曲、使紡絲性降低，所以最好避免偏芯、實質(zhì)上對于纖維軸，對稱地配置為佳。本發(fā)明重要的一點是芯部聚合物不露在纖維表面，而復(fù)合成芯殼狀。但是，為了得到卷縮絲等的目的，也可能使之偏芯地配置。
另外，在特公昭43-23879號公報中公開了芯部是由熱塑性非晶性聚合物，殼部由熱塑性結(jié)晶性聚合物組成的芯殼復(fù)合纖維。但是，這只不過公開了芯/殼＝非晶性聚合物/結(jié)晶性聚合物。而且，對于伸長粘度的溫度依賴性不同的聚合物的組合，沒有任何記載，甚至沒有任何提示。而且，其特征是冷拉伸低速卷取的纖維后，部分地切斷芯部聚合物，結(jié)果沒有達到用高速紡絲抑制分子定向的效果。進而，芯部聚合物的復(fù)合比例是復(fù)合纖維總體的20重量％以上。假如該技術(shù)即使適合于聚酯，得到的紡出纖維的折射率也不小于0.015、沸水收縮率大于50％。這樣，本發(fā)明與該特公昭43-23879號公報公開的發(fā)明是完全不同的。
可是，若考慮拉伸假捻時的加工性、工序通過性，得到的纖維最好是有一定程度的定向。為此，紡絲速度，優(yōu)選的是4000m/分鐘-12000m/分鐘。更優(yōu)選的是4000m/分鐘-9000m/分鐘。最優(yōu)選的是5000m/分鐘-9000m/分鐘。若紡絲速度超過12000m/分鐘，有時得到的纖維的殘留拉伸度降低、將其卷取時，操作性下降。
進行這樣的芯殼復(fù)合紡絲時，可抑制殼部聚酯的定向，即使高速紡絲也可得到高定向未拉伸絲。其定向抑制機理有如下考慮。
即，由于芯部聚合物的伸長粘度的溫度依賴性高，所以比殼部聚酯更易細(xì)化(在紡絲線上端)。為此，殼部的聚酯隨著芯部聚合物的變形也發(fā)生變形。殼部聚酯，比單獨紡絲時，在高溫(伸長粘度低的狀態(tài))下，有強制性地變形、比單獨紡絲時，變形時的紡絲應(yīng)力降低。由于變形時的紡絲應(yīng)力決定聚合物的定向，其結(jié)果，抑制了殼部聚酯的定向。該定向抑制效果的程度取決于在其溫度下，使芯部聚合物變形的能與使殼部聚酯變形所需要的能之差。為此，芯部聚合物的伸長粘度的溫度依賴性、絕對值均比殼部聚酯的伸長粘度高，但殼部聚酯的伸長粘度更低的狀態(tài)，也就是，在更高溫的狀態(tài)下，發(fā)生變形。但是，其結(jié)果，由于在殼部聚酯上給與大的能，所以定向抑制效果變大。另外，芯部聚合物的復(fù)合比高的，定向抑制效果變大。
這樣，在比以往POY的紡絲速度相當(dāng)高的4000-12000m/分鐘范圍內(nèi)，可得到本發(fā)明的高定向未拉伸絲。用以往POY的約2倍效率生產(chǎn)POY，是本發(fā)明的優(yōu)點之一。但是，如上所述，通過芯采用的聚合物種類及復(fù)合比，增加定向抑制效果，即使在12000m/分鐘以上的超高速紡絲，也可得到本發(fā)明的高定向未拉伸絲，但是以比12000m/分鐘更高的速度時，相應(yīng)的卷取的超高速卷軸等設(shè)備費增加，所以生產(chǎn)率提高的優(yōu)點變小。另外，本發(fā)明作為目的的，具有新的結(jié)構(gòu)的聚酯纖維是通過上述的定向抑制結(jié)構(gòu)形成的，所以芯部聚合物的復(fù)合比例根據(jù)紡絲速度及使用的聚合物適當(dāng)?shù)剡x定，以得到適當(dāng)?shù)亩ㄏ蛞种菩Ч?br> 在纖維學(xué)會志Vol.51、P408(1995)上發(fā)表了在殼部配合了50重量％聚苯乙烯的PET和聚苯乙烯的芯殼復(fù)合紡絲中，PET的定向下降。但是，在該技術(shù)中，與本發(fā)明不同，廣角X線衍射照片沒有顯示結(jié)晶存在。另外，對于得到的復(fù)合纖維的收縮率及拉伸，沒有任何記載。而且，若將配合在殼部的聚苯乙烯復(fù)合纖維供給拉伸假捻加工時，在聚苯乙烯部分產(chǎn)生熔融粘敷，不能達到本發(fā)明目的。進而，如該技術(shù)那樣，大量復(fù)合聚苯乙烯的聚酯纖維的拉伸是極困難的。例如，若拉伸在芯部配合30重量％聚苯乙烯的未拉伸絲時，芯部聚苯乙烯部分地斷裂、成為粗細(xì)絲，這在特開昭50-157617號公報之外也公開了。因此，若拉伸配合在殼部的聚苯乙烯的復(fù)合未拉伸聚酯纖維時，殼部切斷，不能得到滿意的纖維。關(guān)于這點，由于在本發(fā)明中，該特定的聚合物量少，而且是作為纖維的芯成分而包合，所以可進行與以往POY相同的拉伸，在假捻加工時不發(fā)生熔融粘敷等故障。
使用本發(fā)明得到的聚酯高定向未拉伸絲，進行拉伸假捻加工時，如上所述，具有改善工藝穩(wěn)定性及工藝通過性的優(yōu)點。進而，由于可以很高地設(shè)定加捻張力，所以加工速度可高速化，在拉伸假捻工藝中生產(chǎn)率可提高。另外，得到的拉伸假捻加工絲，不僅顯示與以往拉伸假捻加工絲相同的卷縮特性，而且也具有比以往加工絲密度小而輕、且由于溶點高而耐熱性提高等優(yōu)點。
本發(fā)明得到的聚酯纖維，作為生絲，或捻絲、拉伸假捻加工絲，可很好地用于衣料用途。另外，也可用于工業(yè)材料。
以下用實施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明，用于實施例中的聚合物和單絲性質(zhì)的測定方法按以下的方式測定。
A.特性粘度(〔η〕)在鄰氯苯酚中，在25℃下進行測定。
B.拉伸力和伸長度根據(jù)JIS-L1013，用東洋社(オリエンテツク)制拉伸試驗機，試樣長50mm、拉伸速度50mm/分鐘的條件下，求出荷重-伸長曲線。接著，用初始的纖度，除以荷重值，將其作為強度，用初始試樣長，除以伸長，作為伸張度。
C.沸水收縮率將纖維卷繞(hankform)后，浸漬在98℃沸水中時間為15分鐘，然后測定處理前后的尺寸變化、用下式進行計算。
沸水收縮率＝〔(處理前長-處理后長)/處理前長〕×100D.廣角X線衍射用理學(xué)電機社制4036A2型×線發(fā)生裝置，將CuKα線(使用Ni濾波器)作為線源，在赤道線方向進行測定。輸出是40KV、20mA、狹縫絲2mmφ、累積時間2秒。得到的衍射強度圖用Savitzky和Golay平滑法(Analytical Chemistry，Vol.36(8)，1627(1964)，進行平滑化處理。
E.聚酯的雙折射率聚酯部分的雙折射率，使用奧林帕斯社制BH-2偏光顯微鏡，如下所示求出(圖3)。由殼部聚酯及芯部聚合物界面附近的反射光Γ及聚酯部分的光路長d，求出聚酯部分的雙折射率＝Γ/d。另外，d由反射光測定位置及從纖維表層的距離b來計算。聚酯單絲時，由纖維中心的Γ與纖維直徑求出。
F.聚酯的結(jié)晶度聚酯部分的結(jié)晶度(X)，通過拉曼散射測量，求出1730cm-1的半寬(Δν)，從由其決定的密度(ρ)，用下式計算出。
ρ＝(305-Δν)/209X＝100×(ρ-1.335)/(1.455-1.335)但是，完全非晶的密度取為1.335g/cm3、完全結(jié)晶的密度取為1.455g/cm2。
另外，拉曼散射，用Jobin Yvon Ramanor T-64000，以Ar+激光(514.5nm)為光源，將激光照射在纖維側(cè)面上測定的。
G.熔點以在差示掃描熱量分析DSC升溫過程的熔解發(fā)熱峰溫度作為熔點.DSC測定如下。用Perkin Elmer社制DSC-2C，將試樣切成很細(xì)使其自由地收縮，進行測定。升溫速度為16℃/分鐘，試樣重量10mg。
H.卷曲剛度(CR)取5卷盤的要進行測定的纖維，將其在90℃溫水中自由收縮20分鐘。然后，將卷盤從溫水中取出，風(fēng)干一夜。然后，在20℃水中，測定初始重與加荷重2分鐘后的卷盤長度(L0)。其后，馬上取下荷重，2分鐘后再測定水中的卷盤長度(L1)。用下式，計算卷縮的回復(fù)率的CR值。
CR＝(L0-L1)/L0另外，初始荷重取為(纖維的旦尼爾數(shù)(デニ-ル))×5×2/25克、荷重取為(纖維的旦尼爾數(shù))×2克。
I.染色均勻性用假捻加工絲制作的編織物，用藍色分散染料染色，以目測進行判定。
J.紡絲的紗線密度假捻加工絲的纖維總密度，是用溴化鈉水溶液的密度梯度管，在25℃下進行測定的。
實施例1將作為特性粘度0.63的PET及比PET伸長粘度的溫度依賴性大的，選擇聚苯乙烯(旭化成社制斯塔依龍685)的聚合物，分別進行熔融，用絕對過濾直徑10μm的不銹鋼制無紡濾布過濾后，將聚苯乙烯作為芯、將PET作為殼在同心圓上形成芯殼復(fù)合形式，并從孔數(shù)為36孔的噴咀噴出。此時的復(fù)合比例是聚苯乙烯為5重量％。紡絲溫度調(diào)節(jié)為調(diào)節(jié)295℃、噴出量，芯殼合計為90g/分鐘。噴出的絲條，用常法進行冷卻、給油、交絡(luò)，通過牽引輥，用卷取機進行卷取。以牽引輥的速度作為紡絲速度，如表1所示(No.1-2)。PET部分的雙折射率、沸水收縮率、伸長度如表1所示。另外，PET部分的雙折射率及沸水收縮率的關(guān)系如圖2所示。
任何情況下，都可用廣角X衍射觀測到起因于非晶引起的光暈中的起因于結(jié)晶的衍射峰，顯示出存在PET結(jié)晶。紡絲速度6000m/分鐘的絲(No.2)的赤道線方向的衍射強度圖如圖1a所示。結(jié)晶度，對于以往POY(No.15)為0％的，在以紡絲速度6000m/分鐘進行紡絲(No.2)時，為10％。由此也可確認(rèn)結(jié)晶化了。另外，通過該結(jié)晶可使纖維結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。進而，從表1可確認(rèn)，盡管結(jié)晶存在，PET部分的雙折射率低、不能進行定向。為此，得到的纖維是伸長度大，且可以拉伸的POY。這樣可表明，通過高速紡絲、可以制造POY、且可提高生產(chǎn)率。
實施例2除了將聚苯乙烯作為電氣化學(xué)工業(yè)社制電化苯乙烯MT-2(デンカスチロ-ルMT-2)，如表1，改變紡絲速度之外，其他在與實施例1相同的條件下，進行熔融紡絲(No.3-6)。雙折射率、伸長度及沸水收縮率如表1所示。即使在任何紡絲條件下，用廣角X線衍射可以觀測到由非晶引起的光暈中，由結(jié)晶而產(chǎn)生的衍射峰，顯示出PET存在結(jié)晶。盡管結(jié)晶存在，從表1可確認(rèn)PET部分的雙折射率低、不能定向。
實施例3除了如表1所示改變聚苯乙烯的復(fù)合比、紡絲速度之外，其他與實施例1相同的條件下，進行溶融紡絲(No.7-9)。雙折射率、伸張度及沸水收縮率如表1所示。此時，用廣角X線衍射可以觀測到由非晶引起的光暈中，因結(jié)晶產(chǎn)生的衍射峰，顯示PET存在結(jié)晶。紡絲速度即使在10000m/分鐘以上，也可得到本發(fā)明目的的纖維。
實施例4除了將聚苯乙烯改變?yōu)榫奂谆┧峒柞?住友化學(xué)工業(yè)社制スミペツクスLG)之外，用與實施例1相同條件下，以6000m/分鐘的紡絲速度進行熔融紡絲(No.10)。雙折射率、伸長度及沸水收縮率如表1所示。另外，赤道線方向的廣角X線衍射強度圖如圖1b所示。即使作為芯成分，采用聚甲基丙烯酸甲酯，也可觀測到PET的結(jié)晶引起的衍射峰，可以得到本發(fā)明目的的纖維。
實施例5除了將聚苯乙烯改變?yōu)榫奂谆煜?三井石油化學(xué)社制＂TPX＂RT18)，復(fù)合比取為3重量％之外，其它與實施例1相同的條件下，以紡絲速度6000m/分鐘進行熔融紡絲(No.11)。雙折射率、伸長度及沸水收縮率如表1所示。此時，用廣角X線衍射可以觀測到由于非晶引起的光暈中，因PET中結(jié)晶產(chǎn)生的衍射峰，其表明即使采用聚甲基戊烯也可得到本發(fā)明的纖維。
比較例1除了將聚合物只作為實施例1所用的PET之外，其他與實施例1相同的條件下進行熔融紡絲(No.12-17)。均顯示出典型的PET纖維特性，從紡絲速度5000m/分鐘起發(fā)生顯著的定向結(jié)晶化，沸水收縮率急劇下降。雙折射率、沸水收縮率以及殘留伸長度如表1所示。另外，紡絲速度3500m/分鐘(No.14)的赤道線方向的廣角X線衍射圖如圖1c所示。進而，PET部分的雙折射率與沸水收縮率的關(guān)系，如圖2所示。另外，紡絲速度3500m/分鐘(No.14)的結(jié)晶度為0％，與在廣角X線衍射圖上只能觀測到非晶性的光暈是一致的。
比較例2除了將聚苯乙烯改變成比PET伸長粘度的溫度依賴性更低的聚合物的聚苯乙烯(住友化學(xué)工業(yè)社制スミカセン-L)之外，其他與實施例1相同的條件下，以紡絲速度4000m/分鐘，進行熔融紡絲(No.18)。此時，完全進行定向結(jié)晶化，用廣角X線衍射，可觀測到PET結(jié)晶引起的衍射峰，但雙折射率，過高達0.085時，得不到本發(fā)明目的的纖維。
實施例6除了將聚苯乙烯(旭化成社制スタイロン685)的復(fù)合比例作成1-10重量％、紡絲速度為6000m/分鐘之外，其他與實施例1相同的條件下進行熔融紡絲(No.19-21)。雙折射率、伸長度及沸水收縮率如表1所示。聚苯乙烯的復(fù)合比越高，抑制PET的定向的效果越高。進而，PET部分的雙折射率及沸水收縮率的關(guān)系如圖2所示。即使是任何復(fù)合比，用廣角X線衍射可以觀測到非晶引起的光暈中，因結(jié)晶產(chǎn)生的衍射峰，顯示了PET結(jié)晶存在。因此，只要聚苯乙烯的復(fù)合比在此范圍，就可得到本發(fā)明目的纖維。
比較例3除了聚苯乙烯(旭化成社制スタイロン685)的復(fù)合比率取為0.5及17重量％、紡絲速度取為6000m/分鐘之外，其它與實施例1相同的條件下，進行熔融紡絲(實驗No.22、23)。雙折射率、伸長度及沸水收縮率如表1所示。PET部分的雙折射率和沸水收縮率的關(guān)系如圖2所示。復(fù)合比0.5重量％時，完全定向結(jié)晶化，雖然用廣角X線衍射可觀測PET結(jié)晶引起的峰，但是雙折射率高達0.098。另一方面，復(fù)合比為17重量％時，觀察不到PET結(jié)晶引起的衍射峰。因此，表明聚苯乙烯的復(fù)合比，過少或過多，都得不到本發(fā)明目的的纖維。
實施例7使用實施例1得到的高定向未拉伸纖維(No.2、紡絲速度6000m/分鐘)，加熱器溫度215℃、絞合轉(zhuǎn)速6800rpm、拉伸倍率1.8倍，進行拉伸假捻加工。加工速度700m/分鐘時的結(jié)果如表2所示。另外，加工速度1500m/分鐘的結(jié)果如表3所示。由此表明，通過使用本發(fā)明的高定向未拉伸纖維，可得到輕量、高耐熱性的假捻加工絲。而且由于加捻張力高，加工速度即使高速化，工藝穩(wěn)定性、通過性都好，得到的假捻加工絲的染色斑也良好。這樣，本發(fā)明不僅紡絲工序，而且拉伸假捻加工工序也可使生產(chǎn)率提高。
比較例4使用比較例1得到的PET單獨的高定向未拉伸纖維(No.14、紡絲速度3500m/分鐘)，與實施例7相同的條件下，進行假捻加工。加工速度700m/分鐘的結(jié)果，如表2所示。加工速度從700m/分鐘-1500m/分鐘的高速化的結(jié)果，如表3所示。在拉伸倍率為1.8時，由于加捻張力低，拉伸假捻區(qū)的球體(balloon)不穩(wěn)定，工藝穩(wěn)定性差。另外，在得到的假捻加工絲上，發(fā)生洗染部及筋條，產(chǎn)生染色斑。另外，若將拉伸倍率達到1.9倍，提高加捻張力，易發(fā)生絨毛及斷絲，工藝通過性顯著地變差。
表權(quán)利要求
1，聚酯高定向未拉伸纖維，其特征是用廣角X射線衍射可以確認(rèn)由聚酯結(jié)晶引起的衍射峰，而且雙折射率是0.015-0.05。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯高定向未拉伸纖維，其中沸水收縮率10-50％。
3，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聚酯高定向未拉伸纖維，其中伸長度是100-250％。
4，根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的聚酯高定向未拉伸纖維，其中殼部聚合物是聚酯，芯部聚合物是配置了伸長粘度的溫度依賴性比殼部聚酯大的聚合物，其量，對于全體纖維的復(fù)合比是1-15重量％。
5，根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚酯高定向未拉伸纖維，其中芯部聚合物對于全體纖維的復(fù)合比是1-10重量％。
6，根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的聚酯高定向未拉伸纖維，其中上述伸長粘度的溫度依賴性比殼部聚酯大的聚合物是從聚苯乙烯系聚合物、聚丙烯酸酯系聚合物、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物及聚甲基戊烯系聚合物組成的群中選出的至少1種聚合物。
7，聚酯高定向未拉伸纖維的制造方法，其中在芯殼復(fù)合纖維中作為殼部聚合物是聚酯，芯部聚合物是配置了伸長粘度的溫度依賴性比殼部聚酯大的聚合物，以4000-12000m/分鐘的紡絲速度進行紡絲。
8，根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚酯高定向未拉伸纖維的制造方法，其中芯成分聚合物對于全體復(fù)合纖維的復(fù)合比是1-15重量％。
9，根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚酯高定向未拉伸纖維的制造方法，其中芯成分聚合物對于全體復(fù)合纖維的復(fù)合比是1-10重量％。
10，根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的聚酯高定向未拉伸纖維的制造方法，其中是以4000-9000m/分鐘的紡絲速度進行紡絲。
11，根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚酯高定向未拉伸纖維的制造方法，其中在得到的纖維上，用廣角X射線衍射可以確認(rèn)由聚酯結(jié)晶引起的衍射峰，而且雙折射率是0.015-0.05。
12，根據(jù)權(quán)利要求11所述的聚酯高定向未拉伸纖維的制造方法，其中得到纖維的沸水收縮率是10-50％。
13，根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的聚酯高定向未拉伸纖維的制造方法，其中得到纖維的伸長度是100-250％。
14，根據(jù)權(quán)利要求7或13所述的聚酯高定向未拉伸纖維的制造方法，其中殼部聚酯是聚對苯二甲酸乙二醇酯、伸長粘度的溫度依賴性比殼部聚酯大的聚合物是從苯乙烯系聚合物、丙烯酸酯系聚合物、丙烯酸酯-苯乙烯共聚物及甲基戊烯系聚合物組成的群中選出的至少1種聚合物。
15，聚酯假捻加工絲，它是由權(quán)利要求1或6所述的聚酯高定向未拉伸纖維構(gòu)成的。
16，聚酯假捻加工絲的制造方法，它是對由權(quán)利要求7-14中任何1項所述的制造方法得到聚酯高定向未拉伸纖維施以假捻加工。
全文摘要
本發(fā)明公開了聚酯高定向未拉伸纖維，對該纖維用廣角X射線衍射可以確認(rèn)由聚酯結(jié)晶引起的衍射峰，而且雙折射率是0.015-0.05。另外，公開了在芯殼復(fù)合纖維中，作為殼部聚合物是聚酯，芯部聚合物是伸長粘度的溫度依賴性比殼部聚酯大的聚合物，以4000-12000m/分鐘的紡絲速度進行紡絲的高定向未拉伸纖維的制造方法。進而公開了由該聚酯高定向未拉伸纖維構(gòu)成的拉伸假捻加工絲及其制造方法。
文檔編號D01F8/14GK1138640SQ9610736
公開日1996年12月25日 申請日期1996年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月2日
發(fā)明者越智隆志, 木代明, 福原基忠, 谷口敦, 鞠谷雄士 申請人:東麗株式會社