專利名稱：制備聚酯長(zhǎng)絲紗的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及卷繞性能改善、剩余伸長(zhǎng)大幅增加的聚酯長(zhǎng)絲紗及其制造方法。
更具體地說，本發(fā)明涉及按如下方法制備的卷繞性能改善、剩余伸長(zhǎng)大幅增加的聚酯長(zhǎng)絲紗制備一種聚酯樹脂和一種不飽和單體加成聚合產(chǎn)物顆粒的混合物熔體，其中該顆粒具有特定的熱變形溫度(T)，并分散在聚酯樹脂熔體中，熔融擠出該熔體混合物，并以高速卷繞所形成的聚酯長(zhǎng)絲紗，從而使得分散在每根長(zhǎng)絲中的加成聚合產(chǎn)物顆粒沿長(zhǎng)絲縱軸被拉長(zhǎng)，假定該長(zhǎng)絲具有非中空的圓形斷面，顆粒的分布密度在半徑相當(dāng)于單絲圓形斷面半徑1/3和2/3的2個(gè)同心圓之間的圓環(huán)區(qū)域到達(dá)最大；還涉及該長(zhǎng)絲紗的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
在聚酯長(zhǎng)絲紗的熔紡中，盡可能增加聚合物通過紡絲板的擠出速率可顯著提高聚酯長(zhǎng)絲紗的生產(chǎn)率。在目前的纖維工業(yè)中，上面所提到的擠出速率的提高，從降低聚酯長(zhǎng)絲紗生產(chǎn)成本的角度看被視為優(yōu)選的。
作為提高聚酯長(zhǎng)絲紗生產(chǎn)率的典型手段，已知一種方法是，提高擠出聚酯長(zhǎng)絲紗的卷繞速度以增加聚酯長(zhǎng)絲紗經(jīng)過紡絲板的擠出速率。然而，在此種傳統(tǒng)的方法中，隨著擠出聚酯長(zhǎng)絲紗卷繞速度的提高，每根聚酯絲中聚酯分子的取向度也就相應(yīng)提高，結(jié)果，獲得的長(zhǎng)絲紗表現(xiàn)出剩余伸長(zhǎng)降低的缺陷。因此，自然出現(xiàn)在后續(xù)牽伸步驟或假捻-牽伸步驟中聚酯長(zhǎng)絲紗的最大牽伸比的降低。這樣一來，聚酯長(zhǎng)絲紗在牽伸或牽伸-假捻步驟中牽伸性能降低的缺點(diǎn)便抵消了通過提高卷繞速度獲得的擠出速率增加的效果。
作為解決上述問題的一種途徑，歐洲專利公開47464-A1公開了一種聚酯長(zhǎng)絲紗生產(chǎn)方法，其中在聚酯樹脂中加入某種不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物作為長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑，以增加所獲熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)。在該歐洲專利公開的方法中，例如在第9頁(yè)第3行中，加成聚合產(chǎn)物以顆粒形式的分子尺寸精細(xì)分散在聚酯樹脂中，所獲得的聚合物細(xì)顆?？煽醋髌鹁埘渲臐L筒或滾子作用。作為加成聚合產(chǎn)物的實(shí)例，該歐洲專利公開披露了“DELPET 80N”。在實(shí)際測(cè)定結(jié)果中，該聚合物表現(xiàn)出98℃的熱變形溫度。
上述歐洲專利申請(qǐng)的方法用于生產(chǎn)“部分-(或預(yù)-)取向聚酯長(zhǎng)絲紗(POY)”及具有高剩余伸長(zhǎng)的熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗，即仿短纖紗型(as-spun)長(zhǎng)絲紗，以及用于借助紡絲-牽伸偶聯(lián)法在超高速條件下生產(chǎn)聚酯長(zhǎng)絲紗(FOY)的生產(chǎn)中。然而，當(dāng)本發(fā)明人試圖采用市售的卷繞機(jī)對(duì)該歐洲專利公開所披露的此種具有高剩余伸長(zhǎng)的仿短纖紗聚酯長(zhǎng)絲紗進(jìn)行卷繞時(shí)，卻遇到了新問題。
即，本發(fā)明人在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，此種仿短纖紗聚酯長(zhǎng)絲紗無(wú)法用慣用的卷繞機(jī)(絡(luò)筒機(jī))進(jìn)行卷繞，且不能成形為筒子卷裝紗。至于與此問題有關(guān)的現(xiàn)象，已發(fā)現(xiàn)，由于紗線中一根或多根單絲表現(xiàn)出不良的橫動(dòng)布絲性能，致使在獲得的卷繞卷裝中，出現(xiàn)蛛網(wǎng)絲餅(成形不良)現(xiàn)象，即在絲餅的正常圓周卷繞狀態(tài)成形中這部分紗線落到邊緣部分以外，以及絲餅邊緣部分不規(guī)則卷繞，即塌邊，從而導(dǎo)致整個(gè)絲餅的崩塌。再者，在紗線卷繞過程中絲餅表面出現(xiàn)浮絲，此種現(xiàn)象引起絲餅的塌陷?？梢?，這些現(xiàn)象構(gòu)成對(duì)聚酯長(zhǎng)絲紗的致命打擊。
至于導(dǎo)致上述問題的原因，據(jù)認(rèn)為是由于該加成聚合產(chǎn)物顆粒與聚酯樹脂不相容并起著聚酯樹脂的滾筒或滾子的作用，這些顆粒擇優(yōu)地滲出到聚酯絲的周邊表面上，從而導(dǎo)致單絲周邊表面過分粗糙并從而使單絲彼此之間的摩擦(F/F摩擦)及長(zhǎng)絲與金屬的摩擦(F/M摩擦)降低。于是，所獲聚酯長(zhǎng)絲紗的卷繞性能降低，或變得不均勻。
為防止F/F摩擦和F/M摩擦的降低，本領(lǐng)域技術(shù)人員將期望采取這樣一種措施，即在擠出的聚酯長(zhǎng)絲紗上施涂油劑以增加F/F摩擦和F/M摩擦，然后將上油的紗卷取并卷繞成絲餅。增加摩擦的油劑包括以芳環(huán)改性的氧化烯加成產(chǎn)物或多元醇，例如聚氧乙烯-辛基苯基醚、聚氧乙烯-壬基苯基醚、聚氧乙烯-硬脂酸noxyl苯基酯、聚氧乙烯-對(duì)苯基醚及聚氧乙烯-芐基苯基苯酚醚；以及甘油環(huán)氧丙烷(PO)/環(huán)氧乙烷(EO)加成產(chǎn)物、山梨醇PO/EO加成產(chǎn)物及脫水山梨糖醇PO/EO加成產(chǎn)物。增加摩擦的油劑還包括具有低潤(rùn)滑性的低粘度化合物，例如分子量在500～700的低分子量聚丙二醇；松香酯及二氧化硅。
事實(shí)上，當(dāng)增加摩擦的油劑在卷繞前施涂到擠出的聚酯長(zhǎng)絲紗上時(shí)，紗線卷裝的確能成形為良好的形式。然而，當(dāng)卷繞的聚酯長(zhǎng)絲紗從卷裝上退繞并接受后道加工，例如牽伸或假捻時(shí)，便常常出現(xiàn)毛絲和斷頭，致使加工無(wú)法繼續(xù)并生產(chǎn)出不良紗線。因此，采用增加摩擦的油劑來根本解決上述問題是不成功的。
本發(fā)明所使用的術(shù)語(yǔ)“改進(jìn)的卷繞性能”是指聚酯長(zhǎng)絲紗在牽伸或牽伸-變形加工步驟中在不使用如上所述會(huì)造成毛絲和紗線斷頭的油劑條件下，能穩(wěn)定并順利卷繞的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種聚酯長(zhǎng)絲紗，它克服了像在高速熔紡方法中采用長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑生產(chǎn)出的傳統(tǒng)聚酯長(zhǎng)絲紗無(wú)法卷繞這類致命缺點(diǎn)，同時(shí)又獲得至少與所述傳統(tǒng)紗線一樣水平的成形紗線剩余伸長(zhǎng)；以及該長(zhǎng)絲紗的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種聚酯長(zhǎng)絲紗，它還克服了像傳統(tǒng)紗線因出現(xiàn)毛絲及紗線斷頭而無(wú)法在后加工中順利加工這類缺點(diǎn)；以及該長(zhǎng)絲紗的生產(chǎn)方法。
上述諸目的可通過本發(fā)明的聚酯長(zhǎng)絲紗及其制造方法達(dá)到。
本發(fā)明卷繞性能改進(jìn)的聚酯長(zhǎng)絲紗是這樣生產(chǎn)的將聚酯樹脂與以聚酯樹脂重量為基準(zhǔn)的0.5～4.0％長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的混合物熔融紡絲，并以2500～8000m/min的速度卷繞該熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗，結(jié)果形成一種聚酯長(zhǎng)絲紗，它包含多根單絲，每根包含由聚酯樹脂組成的基質(zhì)以及分散在聚酯樹脂基質(zhì)中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒，所述聚酯長(zhǎng)絲紗表現(xiàn)出50％或更高的剩余伸長(zhǎng)增加值(I)，該增加值由如下公式規(guī)定I％＝(EIb/ELo-1)×100其中I代表聚酯長(zhǎng)絲紗剩余伸長(zhǎng)的增加百分?jǐn)?shù)，EIb代表聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)值，ELo代表用與所述聚酯長(zhǎng)絲紗相同的程序生產(chǎn)的對(duì)比聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)值，其中不同之處僅在于對(duì)比聚酯長(zhǎng)絲不含長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑，均以％為單位，特征在于，包含在聚酯長(zhǎng)絲中的所述長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒滿足要求(a)、(b)及(c)(a)該長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒具有105～130℃的熱變形溫度(T)，(b)假定聚酯長(zhǎng)絲具有非中空?qǐng)A形斷面，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在聚酯長(zhǎng)絲的圓形斷面中的分布密度在2個(gè)圍繞圓形斷面中心的同心圓之間的圓環(huán)區(qū)域到達(dá)最大，這2個(gè)同心圓的半徑分別相當(dāng)于聚酯單絲圓形斷面半徑的1/3和2/3；以及(c)出現(xiàn)在聚酯單絲周邊表面上的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的數(shù)目(N)等于或小于15個(gè)/100μm2。
再有，生產(chǎn)該聚酯長(zhǎng)絲紗的方法如下。
一種生產(chǎn)聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，它包括將一種混合物熔體經(jīng)紡絲板擠出，該混合物由聚酯樹脂與以聚酯樹脂重量為基準(zhǔn)的0.5～4.0wt％長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒組成，以及以2500～8000m/min的速度沿紡絲流程卷繞該熔融擠出聚酯長(zhǎng)絲紗，所述方法的特征在于，在熔融擠出步驟中，所述熔體通過緊靠紡絲板上游設(shè)置的孔徑40μm的過濾器，并且在紡絲流程中，熔融擠出聚酯長(zhǎng)絲紗的牽伸比(draft)被控制在150～1,500的范圍，從而賦予所述紗線改進(jìn)的卷繞性能。


圖1表示本發(fā)明聚酯長(zhǎng)絲紗單絲的圓形斷面，在該斷面中，示意地表示出長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在單絲的區(qū)域A、B及C中的分布狀態(tài)。
圖2為分別表示長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在圖1所示單絲的區(qū)域A、B及C中分布密度的曲線圖。
圖3表示具有區(qū)域A’、B’及C’的本發(fā)明聚酯長(zhǎng)絲紗的不規(guī)則非中空單絲斷面。
圖4是分別表示長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在圖3所示單絲的區(qū)域C’、B’、A’、A”、B”及C”中分布密度的曲線圖。
圖5表示具有區(qū)域A”、B”及C”的本發(fā)明聚酯長(zhǎng)絲紗的圓形中空單絲斷面。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一種由有機(jī)不飽和單體加成聚合制備的與聚酯樹脂不相容且熱變形溫度(T)高于聚酯樹脂熱變形溫度的聚合物細(xì)顆粒，被作為長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑混入聚酯樹脂中，然后，所形成的樹脂混合物接受熔紡程序加工時(shí)，分布在所獲聚酯長(zhǎng)絲紗的每根聚酯單絲中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒，在熔融擠出絲狀流拉細(xì)過程中將起著每根絲伸長(zhǎng)變形的阻尼材料的作用，而不是作為該聚酯分子的滾筒或滾子，且該長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒將沿著每根聚酯單絲縱向取向并拉長(zhǎng)。還發(fā)現(xiàn)，假定聚酯單絲具有非中空?qǐng)A形斷面，上述長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在聚酯單絲斷面輪廓內(nèi)的分布密度可在2個(gè)圍繞圓形斷面輪廓中心的同心圓之間的圓環(huán)區(qū)域到達(dá)最大，這2個(gè)同心圓的半徑分別相當(dāng)于聚酯單絲圓形斷面半徑的1/3和2/3，于是，可同時(shí)獲得在卷繞性能方面的改進(jìn)，以及滿意的聚酯長(zhǎng)絲紗剩余伸長(zhǎng)。
本發(fā)明就是在上述發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上完成的。
有關(guān)本發(fā)明的背景將在下面做進(jìn)一步的解釋。
上面提到的歐洲專利公開47464-A公開了這樣一種概念，剩余伸長(zhǎng)增加值(I)大于或等于50％的聚酯長(zhǎng)絲紗，可這樣來獲得將聚酯樹脂與以聚酯樹脂重量為基準(zhǔn)的0.5～4wt％細(xì)顆粒形式的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的混合物熔融擠出，該細(xì)顆粒在形成的長(zhǎng)絲紗中起著聚酯單絲分子取向的滾筒或滾子的作用；然后，以2,500～8,000m/min的速度沿紡絲流程卷繞該熔融擠出長(zhǎng)絲紗。該歐洲專利公開還披露了作為唯一的一種實(shí)用的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑，“DELPET 80N”，具有98℃的實(shí)際測(cè)定熱變形溫度(T)。
在本發(fā)明中，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑被限制在熱變形溫度(T)為105℃～130℃的那些，于是，該歐洲專利公開所無(wú)法解決的問題，也就是卷繞困難，便可迎刃而解了。
在本發(fā)明的聚酯長(zhǎng)絲紗中，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒與聚酯樹脂不相容。因此，在熔融擠出步驟中，聚酯樹脂與長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒以海-島型混合物的熔體形式存在，其中由長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒組成的島分散在由聚酯樹脂組成的海中，然后，海島型混合物熔體經(jīng)紡絲板擠出，并在卷取步驟中，擠出的絲狀流被牽伸和冷卻，從而形成聚酯長(zhǎng)絲紗。在冷卻過程中，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒先于聚酯樹脂的轉(zhuǎn)變，由熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)，從而基本上起著阻礙擠出絲狀流在熔融紡絲應(yīng)力作用下拉長(zhǎng)變形的阻尼材料的作用。由于這樣的現(xiàn)象，位于緊靠紡絲板、處于高聚合物溫度狀態(tài)的混合物熔體的拉伸粘度不遵守通常的拉伸粘度公式，從而在粘度上出現(xiàn)一種非線性增加。此種粘度的非線性增加，據(jù)認(rèn)為能促使發(fā)生在更靠近紡絲板的上游點(diǎn)的熔紡長(zhǎng)絲紗的拉細(xì)，并使得熔紡長(zhǎng)絲紗在紡絲流程的較早階段就達(dá)到其最終卷繞速度。換句話說，本發(fā)明的這些長(zhǎng)絲紗變細(xì)過程，在不含長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑但在如上相同速度下熔融紡絲的聚酯長(zhǎng)絲紗完成變細(xì)過程那一位置的上游某一位置就已經(jīng)完成了。
還有，本發(fā)明的熔紡長(zhǎng)絲紗不表現(xiàn)出通常卷繞速度在4,000～5,000m/min時(shí)所觀察到的變細(xì)并伴隨聚酯樹脂結(jié)晶的頸縮現(xiàn)象形式的變細(xì)行為。從這一事實(shí)可以清楚地看出，本發(fā)明中特殊長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的采用使得聚酯長(zhǎng)絲紗的高速熔紡能夠在低張力條件下實(shí)現(xiàn)，成形的聚酯長(zhǎng)絲紗卷繞性能得以改善，并生產(chǎn)出具有滿意剩余伸長(zhǎng)的聚酯長(zhǎng)絲紗。
本發(fā)明的聚酯長(zhǎng)絲紗是這樣生產(chǎn)的將聚酯樹脂與以聚酯樹脂重量為基準(zhǔn)的0.5～4.0％長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的混合物熔融紡絲，并以2500～8000m/min的速度卷繞該熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗。
本發(fā)明的聚酯長(zhǎng)絲紗表現(xiàn)出比一般擠出長(zhǎng)絲聚合物高出50％或更高的剩余伸長(zhǎng)增加值(I)，該增加值由公式(1)規(guī)定I(％)＝[(EIb/ELo)-1]×100 (1)在公式(1)中，I代表聚酯長(zhǎng)絲紗剩余伸長(zhǎng)增加的百分?jǐn)?shù)，EIb代表聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)值，ELo代表用與所述聚酯長(zhǎng)絲紗相同的程序生產(chǎn)的對(duì)比聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)，其中不同之處僅在于對(duì)比聚酯長(zhǎng)絲紗不含長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑，都以％為單位，本發(fā)明的特征在于，下面將要解釋的要求(a)、(b)及(c)要求(a)關(guān)于抗由熔融紡絲應(yīng)力所引起的拉長(zhǎng)變形的阻尼材料功能，該長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑在熔融擠出絲束流變細(xì)過程中先于聚酯聚合物基質(zhì)的轉(zhuǎn)變而從熔融狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)。為滿足這一要求，本發(fā)明的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒具有105～130℃的熱變形溫度(T)，優(yōu)選110～130℃。通常，聚酯樹脂的熱變形溫度為約70℃，因而，本發(fā)明的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的熱變形溫度比聚酯樹脂高出約35℃～約60℃。于是，在熔融紡絲期間，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒優(yōu)先承受熔融紡絲應(yīng)力并集中在正在變細(xì)的每根擠出單絲流的較深的內(nèi)部。因此，暴露在形成的聚酯長(zhǎng)絲紗每根單絲周邊表面上的顆粒數(shù)目就減少了，故而，卷繞性能得到顯著改善。當(dāng)熱變形溫度(T)低于105℃時(shí)，所獲得的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒不能正常發(fā)揮作為抗長(zhǎng)絲紗拉長(zhǎng)變形的阻尼材料的功能。就是說，由于長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑與聚酯樹脂基質(zhì)之間的熱變形溫度相差過小，使得長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒不能滿意地起到作為應(yīng)力承載材料的作用，同時(shí)，大量顆粒暴露在每根單絲的表面上將使得長(zhǎng)絲表面的摩擦系數(shù)降低，結(jié)果使獲得的長(zhǎng)絲紗卷繞性能顯著惡化。再者，當(dāng)熱變形溫度高于130℃時(shí)，形成的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒對(duì)每股擠出絲束流拉長(zhǎng)變形的阻尼將表現(xiàn)得過高。結(jié)果，形成的聚酯長(zhǎng)絲紗將表現(xiàn)出過大的剩余伸長(zhǎng)；聚酯長(zhǎng)絲紗的機(jī)械強(qiáng)度將變得低于實(shí)際使用要求的滿意水平；長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在熔融擠出絲束流變細(xì)過程中將表現(xiàn)出比聚酯樹脂低的變細(xì)(拉長(zhǎng))性能，因而，作為整體，包含該長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的聚酯樹脂混合物將表現(xiàn)出不令人滿意的成絲性能，因此也不能指望穩(wěn)定的熔融紡絲操作。
在下面的敘述中，代替術(shù)語(yǔ)“顆粒形式長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑”，也可能采用術(shù)語(yǔ)“(抗)拉長(zhǎng)變形阻尼材料”或“應(yīng)力承載材料”。
要求(b)在本發(fā)明中，要求(b)對(duì)于獲得既具有滿意卷繞性能，又具有高伸長(zhǎng)的長(zhǎng)絲紗是非常重要的。前面已經(jīng)提到，每股不斷變細(xì)的聚合物單絲流中的應(yīng)力承載材料趨于集中在聚合物絲流的內(nèi)部。進(jìn)一步，假定當(dāng)應(yīng)力承載材料存在于長(zhǎng)絲聚合物流的表面部分中，擠出絲狀流中應(yīng)力承載材料比聚合物本身的冷卻速率高。結(jié)果，擠出絲狀流將表現(xiàn)出拉伸粘度的升高，相應(yīng)地，其應(yīng)力承載效果將得到充分的發(fā)揮。
然而，當(dāng)顆粒形式應(yīng)力承載材料位于每根單絲的周邊表面上時(shí)，則單絲表面將變得粗糙，單絲之間的摩擦系數(shù)將降低。因而，所獲得的長(zhǎng)絲紗將表現(xiàn)出非常差的卷繞性能，因此，也就無(wú)法獲得既具有改善的卷繞性能，又具有高伸長(zhǎng)的長(zhǎng)絲紗。
按照本發(fā)明，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在每根單絲中的分布被限制在這樣的范圍一方面，允許顆粒位于單絲周邊表面附近，但另一方面，暴露在單絲周邊表面上的顆粒的分布密度則限制在盡可能小的程度。
就是說，在本發(fā)明聚酯長(zhǎng)絲紗中，分布在每根單絲中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑必須滿足要求(b)，關(guān)于要求(b)，當(dāng)本發(fā)明的聚酯長(zhǎng)絲實(shí)施方案為如圖1所示的圓形非中空單絲形式并且具有由圓形最外輪廓1所包圍的斷面時(shí)，假定該圓形非中空聚酯單絲斷面劃分成3個(gè)區(qū)域，即，由一對(duì)同心的圓形最外輪廓1與中間輪廓3之間所規(guī)定的外環(huán)形面積C、由一對(duì)同心的圓形中間輪廓3與內(nèi)圓形輪廓5之間所規(guī)定的中間環(huán)形面積B以及由內(nèi)圓形輪廓5所包圍的內(nèi)圓形面積A，而且內(nèi)圓形輪廓5的半徑基本上等于最外圓形輪廓1的半徑r的1/3，且中間圓形輪廓3的半徑基本上等于最外圓形輪廓1的半徑r的2/3，則長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在聚酯單絲中的分布密度應(yīng)在中間環(huán)形面積B中達(dá)到最大。關(guān)于此種最大化狀態(tài)的程度，優(yōu)選的是，分散在每根單絲中全部長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的至少50wt％配置在區(qū)域B中。
在本發(fā)明聚酯長(zhǎng)絲紗非中空?qǐng)A形聚酯單絲中，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的分布密度與相對(duì)于單絲斷面中心點(diǎn)O的距離之間的關(guān)系為如圖2中所示。在圖2中，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的分布密度在中間區(qū)域B，也就是由半徑為2/3r的中間圓形輪廓與半徑為1/3r的內(nèi)圓形輪廓二者圍成的區(qū)域中，達(dá)到最大。
在另一種實(shí)施方案中，其中聚酯長(zhǎng)絲，如圖3所示，為非中空三葉形的長(zhǎng)絲形式并具有最外三葉形輪廓1’包圍的斷面，在中心點(diǎn)O與每個(gè)葉片頂點(diǎn)P之間畫一條直線O-P，垂直于直線O-P并過直線O-P的中點(diǎn)O’畫另一條直線M1-M2。再沿著每個(gè)葉片的直線M1-M2并平行于直線O-P將每個(gè)葉片分成6塊面積C’、B’、A’、A”、B”和C”，使每塊面積C’、B’、A’、A”、B”和C”彼此相等。
又，當(dāng)直線M1-M2的長(zhǎng)度用2L來代表時(shí)，面積C’、B’、A’、A”、B”和C”中每塊的寬度是1/3L，且面積B’與A’的總寬度為2/3L。
長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的分布密度，在本發(fā)明的情況下，將在中間區(qū)域B’和B”中出現(xiàn)最大值，如圖4所示。在圖4所示的曲線圖中，曲線表示相對(duì)于直線M1-M2中點(diǎn)O’的距離與顆粒分布密度之間的關(guān)系，具有2個(gè)分別位于中間區(qū)域B’和B”的峰值。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，聚酯長(zhǎng)絲，如圖5所示，為中空?qǐng)A形長(zhǎng)絲形式并具有由一對(duì)同心的圓形最外輪廓11與最內(nèi)輪廓12圍成的中空?qǐng)A形斷面。在圖5中，過同心的圓形最外輪廓11與最內(nèi)輪廓12的中心點(diǎn)O畫直線。該直線與最外輪廓11交于點(diǎn)M1，與最內(nèi)輪廓12交于點(diǎn)M2。直線M1-M2的中點(diǎn)為O’。就是說，長(zhǎng)度M1-O’等于長(zhǎng)度M2-O’。圍繞中心點(diǎn)O，過中心點(diǎn)O’做中間圓22。中間圓22與最外及最內(nèi)圓形輪廓11和12為同心。假如將聚酯長(zhǎng)絲中空?qǐng)A形斷面分成6個(gè)環(huán)形面積，即，由一對(duì)同心的圓形最外輪廓11與第1中間輪廓14二者圍成的最外圓環(huán)面積C”、由一對(duì)同心的圓形第1中間輪廓14與第1內(nèi)輪廓16二者圍成的第1中間環(huán)形面積B”、由一對(duì)同心的圓形第1內(nèi)輪廓16與中間圓形22二者圍成的第1內(nèi)環(huán)形面積A”、由一對(duì)同心的中間圓22與第2內(nèi)輪廓18二者圍成的第2內(nèi)環(huán)形面積A’、由一對(duì)同心的圓形第2內(nèi)輪廓18與第2中間輪廓20二者圍成的第2中間環(huán)形面積B’，以及由一對(duì)同心的圓形第2中間輪廓20與最內(nèi)輪廓12二者圍成的最內(nèi)環(huán)形面積C’，且面積C’、B’、A’、A”、B”及C”的寬度彼此基本上相等，則長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在中空?qǐng)A形聚酯長(zhǎng)絲中的分布密度，按照本發(fā)明，應(yīng)在第1和第2中間環(huán)形區(qū)域B’和B”中達(dá)到最大。
與上述相反，當(dāng)長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的最高分布密度位于如圖1所示的非中空聚酯長(zhǎng)絲的內(nèi)區(qū)A或在如圖5所示的中空聚酯長(zhǎng)絲的內(nèi)區(qū)A’和A”時(shí)，所獲得的聚酯長(zhǎng)絲紗將表現(xiàn)出不令人滿意的伸長(zhǎng)。還有，當(dāng)長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的最高密度分布位于如圖1所示的非中空聚酯長(zhǎng)絲的外區(qū)C或在如圖5所示的中空?qǐng)A形聚酯長(zhǎng)絲的最外區(qū)C”和/或最內(nèi)區(qū)C’時(shí)，則該非中空聚酯長(zhǎng)絲的最終外區(qū)C的表面部分和中空聚酯長(zhǎng)絲的最外區(qū)C”和/或最內(nèi)區(qū)C’將表現(xiàn)出過高的表觀拉伸粘度。這，在非中空聚酯長(zhǎng)絲中將導(dǎo)致皮芯結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)乃是后續(xù)加工所不可接受的。而在中空聚酯長(zhǎng)絲中，則會(huì)造成皮-芯-皮結(jié)構(gòu)。因此，大部分長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒暴露在非中空聚酯長(zhǎng)絲的外表面，或中空聚酯長(zhǎng)絲的外及內(nèi)表面，于是，所獲聚酯長(zhǎng)絲紗的卷繞性能將惡化，盡管紗線將表現(xiàn)出滿意的剩余伸長(zhǎng)。而且，形成的聚酯長(zhǎng)絲紗將表現(xiàn)出機(jī)械強(qiáng)度的降低，以及在后續(xù)加工中糟糕的加工性能。再者，制成的聚酯長(zhǎng)絲紗在染色操作中的初始屈服強(qiáng)度很可能下降，因此，用此種聚酯長(zhǎng)絲紗生產(chǎn)的成品非織造布或針織物將表現(xiàn)出膨松度不足和不令人滿意的手感。
要求(c)在要求(c)中，出現(xiàn)在構(gòu)成本發(fā)明紗線的單絲周邊表面上的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒數(shù)目(N)必須等于或小于1 5個(gè)/100μm2，優(yōu)選等于或小于10個(gè)/100μm2。
在這一特征中，暴露在構(gòu)成本發(fā)明紗線的單絲周邊表面上的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒數(shù)被限制在等于或小于15個(gè)/100μm2周邊面積這樣的小數(shù)目。
當(dāng)該顆粒數(shù)目(N)大于15個(gè)/100μm2時(shí)，所獲長(zhǎng)絲的周邊表面將表現(xiàn)出明顯降低的摩擦系數(shù)，因此，由此種單絲組成的成品聚酯長(zhǎng)絲紗將表現(xiàn)出惡化的卷繞性能。而且，由于長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑在染色性能上不同于聚酯樹脂，暴露在單絲周邊表面上的顆粒數(shù)目N大于15個(gè)/100μm2時(shí)，這些顆粒將使得染色后長(zhǎng)絲表面表現(xiàn)出明顯的色調(diào)和/或顏色密度不勻，因此包含此種染色長(zhǎng)絲紗線的成品非織造布或針織物將顯示出不令人滿意的品質(zhì)。再者，當(dāng)高熱變形溫度的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒以高于15個(gè)/100μm2的密度覆蓋在單絲周邊表面上時(shí)，該聚酯長(zhǎng)絲紗在諸如熱牽伸加工之類的熱加工中的預(yù)熱效率將下降，在該加工中，不再能指望均勻的牽伸，同時(shí)在紗線表面將產(chǎn)生不希望的起毛。
滿足要求(a)、(b)及(c)的本發(fā)明的聚酯長(zhǎng)絲紗在后續(xù)加工中具有高抗起毛或紗線斷頭的能力，因此可穩(wěn)定地卷繞在輥筒或筒管上形成紗線卷裝，同時(shí)紗線的斷裂伸長(zhǎng)可維持在高水平。
聯(lián)系到上述要求(a)、(b)及(c)，分布在聚酯長(zhǎng)絲中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒沿長(zhǎng)絲縱向和橫向的尺寸應(yīng)受到一定限制。下面，將解釋顆粒的尺寸。
長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒沿長(zhǎng)絲橫向的平均尺寸(D)長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒沿聚酯長(zhǎng)絲橫向的平均尺寸(D)將影響到長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑在熔融擠出絲狀流的變細(xì)過程期間對(duì)承載作用于長(zhǎng)絲上的應(yīng)力做出的貢獻(xiàn)大小。
在本發(fā)明的聚酯長(zhǎng)絲紗中，沿長(zhǎng)絲橫向測(cè)定的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的平均尺寸(D)優(yōu)選為0.05～0.15μm，更優(yōu)選0.07～0.13μm。
當(dāng)該平均尺寸(D)小于0.05μm時(shí)，形成的顆?？赡懿粔虼?，因此不足以在熔融擠出絲狀流的變細(xì)過程期間起到應(yīng)力承載顆粒的作用，因此可能對(duì)所獲長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)改善效果表現(xiàn)不足。還有，形成的此種小顆?？赡芤子诓駜?yōu)地暴露在長(zhǎng)絲周邊表面上，從而導(dǎo)致周邊表面變得粗糙。并因此，所獲長(zhǎng)絲表面的摩擦系數(shù)可能下降，成品長(zhǎng)絲紗就會(huì)表現(xiàn)出不良的卷繞性能。
還有，當(dāng)平均尺寸(D)大于0.15μm時(shí)，顆粒會(huì)表現(xiàn)出在聚酯樹脂基質(zhì)中分散性能的下降并局部地分布在擠出絲狀流中，從而導(dǎo)致熔紡應(yīng)力沿?cái)D出絲狀流斷面上的分布不均。熔紡應(yīng)力的此種局域化分布將導(dǎo)致紡絲張力不勻，從而又導(dǎo)致熔紡長(zhǎng)絲紗旋轉(zhuǎn)，而且，在每一個(gè)包含不均勻分布顆粒-聚合物熔體的紡絲孔中，聚合物與顆粒的不均勻混合熔體的熔體粘度和剪切應(yīng)力將出現(xiàn)波動(dòng)，混合熔體的流率也將變得不規(guī)則。因此，在這種情況下，不能指望穩(wěn)定的熔融紡絲。
分布在聚酯單絲中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的比值L/D
在本發(fā)明聚酯長(zhǎng)絲紗中，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在熔融擠出絲狀流的變細(xì)過程期間起應(yīng)力承載顆粒的作用，因此顆粒沿長(zhǎng)絲縱向拉長(zhǎng)并取向。
在本發(fā)明聚酯長(zhǎng)絲紗中，分布在單絲中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的優(yōu)選比值L/D小于或等于20，更優(yōu)選在5～12，其中L代表上面解釋的沿長(zhǎng)絲縱向測(cè)定的顆粒平均長(zhǎng)度，而D代表沿長(zhǎng)絲橫向測(cè)定的顆粒平均尺寸。當(dāng)比值L/D大于20時(shí)，如此高的比值可能是由于伴隨著聚酯樹脂熔體的變形，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在熔紡應(yīng)力作用下變形所致，因此，熔紡長(zhǎng)絲紗完成變細(xì)的位置將可能不會(huì)朝著靠近紡絲板的方向移動(dòng)，因而，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑便不能滿意地提高所獲聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)性能。
除了上述以外，在本發(fā)明的聚酯長(zhǎng)絲紗中，在大于或等于50％的聚酯長(zhǎng)絲紗剩余伸長(zhǎng)增加值(I)與雙折射之間存在一定關(guān)系。本發(fā)明聚酯長(zhǎng)絲紗的雙折射(Δn)優(yōu)選在0.015～0.105的范圍，更優(yōu)選在0.03～0.070。
在以2500～8000m/min的卷取速度生產(chǎn)的本發(fā)明聚酯長(zhǎng)絲紗中，若雙折射(Δn)＜0.015，對(duì)所獲聚酯長(zhǎng)絲紗可能不利的情況是，聚酯長(zhǎng)絲紗的物理性能容易隨著時(shí)間的推移而變化，因而牽伸性能也容易惡化。結(jié)果，單絲在隨后的牽伸操作中容易出現(xiàn)頻繁斷裂，這將給所述操作的穩(wěn)定進(jìn)行造成困難。
還有，當(dāng)雙折射(Δn)大于0.105時(shí)，由于所獲聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)將會(huì)過低，并從而使該熔紡長(zhǎng)絲紗的最大牽伸比接近1.0的數(shù)值，致使所獲聚酯長(zhǎng)絲紗不適合各種各樣的紗線加工。然而，此種高雙折射熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗也可能是有用的，例如作為高速熔紡長(zhǎng)絲紗來代替采用單獨(dú)牽伸系統(tǒng)或采用偶聯(lián)的高速紡絲-牽伸系統(tǒng)所獲得的牽伸紗，以生產(chǎn)非織造布或針織物。
當(dāng)雙折射(Δn)在0.03～0.070的范圍時(shí)，所獲聚酯長(zhǎng)絲紗將表現(xiàn)出高剩余伸長(zhǎng)和優(yōu)異的加工性能。
可用于本發(fā)明的聚酯樹脂包括含有至少1種芳族二羧酸作為酸組分的成纖聚酯。例如，該聚酯樹脂包含選自聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚對(duì)苯二甲酸1，3-丙二醇酯樹脂、聚對(duì)苯二甲酸1，4-丁二醇酯樹脂、聚對(duì)苯二甲酸-1，4-環(huán)己二亞甲酯樹脂，以及聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯樹脂中的至少1種。這些聚酯樹脂可通過共聚上某種二元醇化合物如丁二醇和/或某種二羧酸如間苯二甲酸作為第3成分，而得到改性。還有，上述的聚酯樹脂既可單獨(dú)使用，也可以其2種或更多種的混合物形式使用。在這些聚酯樹脂當(dāng)中，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂是更為優(yōu)選用于本發(fā)明的。
用于本發(fā)明的聚酯樹脂任選地可包含選自下列至少1種的添加劑消光劑、熱穩(wěn)定劑、紫外光吸收劑、抗靜電劑、端基封堵劑及熒光增白劑。
考慮到聚酯樹脂的熔融紡絲性能和聚酯長(zhǎng)絲紗的物理性能，該聚酯樹脂優(yōu)選的特性粘度，在35℃的鄰氯苯酚中測(cè)定，為0.4～1.1。
可用于本發(fā)明的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑包含至少1種這樣的聚合物材料，它可通過至少1種不飽和單體，特別是烯鍵不飽和單體的加成聚合來制備并與聚酯樹脂基本上不相容。
如上所述，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的熱變形溫度(T)應(yīng)在105～130℃，優(yōu)選在110～130℃。
長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑優(yōu)選包含選自下列中的至少1種丙烯腈-苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚四氟乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線型低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚丙烯酸酯樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂，以及上述聚合物的衍生物。
用作長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的這些聚合物，視聚酯樹脂而定，需要表現(xiàn)出足夠高的結(jié)構(gòu)粘彈性以便在熔融擠出絲狀流變細(xì)過程期間作為應(yīng)力承載高分子材料。因此，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑應(yīng)具有高分子量。就是說，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑優(yōu)選具有大于或等于2000，更優(yōu)選2,000～200,000，進(jìn)一步優(yōu)選8,000～150,000的重均分子量。
當(dāng)分子量小于2,000時(shí)，制成的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑可能表現(xiàn)不出足以作為應(yīng)力承載高分子材料的高結(jié)構(gòu)粘彈性。而當(dāng)分子量大于200,000時(shí)，制成的聚合物會(huì)表現(xiàn)出過高的內(nèi)聚能，因而導(dǎo)致聚酯樹脂的聚合物熔體粘度過高。致使制成的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒可能難以均勻地分散在聚酯樹脂基質(zhì)中，這樣，聚酯樹脂與長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的熔融混合物會(huì)在成纖性能上表現(xiàn)出顯著的降低，且制成的長(zhǎng)絲紗也難以順利地卷繞。再有，制成的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒還會(huì)對(duì)聚酯樹脂表現(xiàn)出強(qiáng)烈的負(fù)面影響并因而不可能獲得物理性能滿意的聚酯長(zhǎng)絲紗。
當(dāng)重均分子量在8,000～150,000的范圍時(shí)，制成的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑將表現(xiàn)出改善的耐熱并因而非常適合本發(fā)明的使用。
可用于長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的加成聚合產(chǎn)物優(yōu)選自甲基丙烯酸甲酯其聚物及全同立構(gòu)苯乙烯聚合物，各自的重均分子量均在8,000～200,000的范圍，且熔融指數(shù)(M.I.)，按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)D 1238，在230℃、3.8kgf載荷條件下測(cè)定，為0.5～15.0g/10min；甲基戊烯聚合物及其衍生物，其重均分子量在8,000～200,000，且熔融指數(shù)(M.I.)，按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)D 1238，在260℃、5.0kgf載荷條件下測(cè)定，為5.0～40.0g/10min；以及間同立構(gòu)(結(jié)晶)苯乙烯聚合物及其衍生物，其重均分子量在8,000～200,000，且熔融指數(shù)(M.I.)，按日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)D 1238，在300℃、2.16kgf載荷條件下測(cè)定，為6.0～25.0g/10min。以上舉出的聚合物在聚酯樹脂混合物熔融紡絲溫度下具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和在聚酯樹脂基質(zhì)中的分散性。
在本發(fā)明的聚酯長(zhǎng)絲紗的一種實(shí)施方案中，不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物包含丙烯酸酯聚合物，它包含的主要組分是加成聚合甲基丙烯酸甲酯且數(shù)均分子量在8,000～200,000的范圍，熔融指數(shù)(M.I.)，在230℃、3.8kg載荷條件下測(cè)定，為0.50～8.0g/10min。
在另一種聚酯長(zhǎng)絲紗的實(shí)施方案中，不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物包含苯乙烯聚合物，它包含的主要組分是全同立構(gòu)苯乙烯聚合物且數(shù)均分子量在8,000～200,000的范圍，熔融指數(shù)(M.I.)，在230℃、3.8kg載荷條件下測(cè)定，為0.50～8.0g/10min。
在又一種聚酯長(zhǎng)絲紗的實(shí)施方案中，不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物包含苯乙烯聚合物，它包含的主要組分是間同立構(gòu)(結(jié)晶)苯乙烯聚合物且數(shù)均分子量在8,000～200,000的范圍，熔融指數(shù)(M.I.)，在300℃、2.16kg載荷條件下測(cè)定，為6～2.5g/10min。
在進(jìn)一步的聚酯長(zhǎng)絲紗的實(shí)施方案中，不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物包含甲基戊烯聚合物，它包含的主要組分是加成聚合的4-甲基戊烯-1且數(shù)均分子量在8,000～200,000的范圍，熔融指數(shù)，在260℃、5.0kg載荷條件下測(cè)定，為5.0～40.0g/10min。
下面，將解釋用于制備如上所述的聚酯長(zhǎng)絲紗的本發(fā)明方法。
為了獲得具有優(yōu)異卷繞性能和高剩余伸長(zhǎng)的本發(fā)明聚酯長(zhǎng)絲紗，制備該聚酯長(zhǎng)絲紗的方法包括，作為主要步驟，在熔紡長(zhǎng)絲紗采用的特定牽伸程序條件下用于聚酯樹脂與長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的混合物熔體的特定過濾程序。
在本發(fā)明的方法中，聚酯樹脂與以聚酯樹脂重量為基準(zhǔn)的0.5～4.0wt％長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的混合物熔體經(jīng)紡絲板熔融擠出，然后，熔融擠出的聚酯長(zhǎng)絲紗以2500～8000m/min的速度進(jìn)行卷繞。
在該方法中，重要的是，在熔融擠出步驟中，熔體經(jīng)由孔隙尺寸等于或小于40μm且布置在紡絲板上游的過濾器通過，并且，在紡絲流程中，熔融擠出聚酯長(zhǎng)絲紗的表觀牽伸比被控制在150～1,500的范圍。
當(dāng)過濾器的孔隙尺寸大于40μm時(shí)，過濾后的熔體混合物可能包含粗大顆粒，因而可能不適合穩(wěn)定的熔融紡絲。而且，當(dāng)粗大顆粒暴露在單絲周邊表面上，因而獲得的單絲表面變得粗糙時(shí)，形成的長(zhǎng)絲紗會(huì)表現(xiàn)出不良的卷繞性能。
再有，卷取步驟必須在牽伸比等于150～1,500，速度等于2,500～8,000m/min的條件下實(shí)施。當(dāng)牽伸比小于150，也就是熔融紡絲孔尺寸過小時(shí)，將有過高的剪切力施加在經(jīng)熔融紡絲孔流過的聚合物熔體上，于是，沿著聚合物熔體流的縱向拉長(zhǎng)的熔融狀態(tài)長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒將被剪切力撕裂。因此，顆粒的橫向平均尺寸(D)就會(huì)降低到0.05μm以下。于是，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒對(duì)長(zhǎng)絲的伸長(zhǎng)提高效果將不令人滿意。即，顆粒不能滿意地發(fā)揮對(duì)熔紡長(zhǎng)絲的應(yīng)力承載作用，顆粒暴露在單絲周邊表面上的幾率增加，形成的聚酯長(zhǎng)絲紗將表現(xiàn)出不令人滿意的卷繞性能。
再者，當(dāng)牽伸比大于1,500時(shí)，穿過熔紡孔期間施加在顆粒上的剪切力對(duì)長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的撕裂效應(yīng)小，且熔紡長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)會(huì)顯著提高。但是，超過1500的高牽伸比會(huì)導(dǎo)致粗大顆粒的生成，而粗大顆粒又會(huì)導(dǎo)致形成的長(zhǎng)絲紗卷繞性能惡化。
綜上所述，當(dāng)牽伸比在150～1,500的范圍時(shí)，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在所獲聚酯長(zhǎng)絲中的分布可滿足本發(fā)明的要求(b)，正像，譬如對(duì)于非中空?qǐng)A形長(zhǎng)絲的圖2，或者對(duì)于非中空三葉形長(zhǎng)絲的圖4所示。就是說，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的分布密度在中間區(qū)域B，或者B’及B”中明顯地達(dá)到最大，且熔紡操作可在穩(wěn)定條件下順利實(shí)施。在本發(fā)明的方法實(shí)施過程中，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在承載熔紡應(yīng)力的條件下沿長(zhǎng)絲縱向被拉長(zhǎng)并變細(xì)，致使顆粒橫向尺寸降低到0.05～0.15μm。在牽伸比為150～1,500的條件下進(jìn)行熔融紡絲期間，熔紡程序的開始階段均勻分布在整個(gè)熔融擠出絲狀流中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒被集中到上面提到的1個(gè)或多個(gè)中間區(qū)域。長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在擠出絲狀流中的這種特殊的局域化分布使得所獲聚酯長(zhǎng)絲紗同時(shí)表現(xiàn)出滿意的剩余伸長(zhǎng)和改善的卷繞性能。
在本發(fā)明的方法中，優(yōu)選對(duì)熔紡溫度(該溫度與紡絲板溫度相同)和熔融擠出絲狀流在紡絲板下游部位的冷卻實(shí)施控制。
關(guān)于熔紡溫度，優(yōu)選的是，用于聚酯樹脂與分散在聚酯樹脂基質(zhì)中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的熔融混合物的紡絲板溫度，應(yīng)控制在低于不含長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒熔體的傳統(tǒng)聚酯樹脂使用的紡絲板溫度水平，以保證所獲長(zhǎng)絲紗剩余伸長(zhǎng)的大幅增加及良好并穩(wěn)定的卷繞表現(xiàn)。這些優(yōu)點(diǎn)源自以下的現(xiàn)象通過了紡絲板之后，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在熔紡長(zhǎng)絲紗路徑的上游部分表現(xiàn)出高拉伸粘度，從而起到熔紡應(yīng)力承載劑的作用。結(jié)果，長(zhǎng)絲紗的熔紡張力明顯降低，并且上面反復(fù)解釋的以最大分布密度分布著長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的特殊區(qū)域形成并固定在熔紡長(zhǎng)絲中。在本發(fā)明的方法中，當(dāng)聚酯樹脂基本由對(duì)苯二甲酸乙二醇酯單元構(gòu)成時(shí)，紡絲板溫度優(yōu)選在270～290℃，更優(yōu)選275～285℃。在這種情況下，當(dāng)紡絲板溫度低于270℃時(shí)，形成的聚酯樹脂混合物熔體會(huì)表現(xiàn)出成纖性能不足，而當(dāng)紡絲板溫度高于290℃時(shí)，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑會(huì)表現(xiàn)出在聚酯樹脂熔體中熱穩(wěn)定性不足。
熔融擠出絲狀流在紡絲板下游的冷卻優(yōu)選借助吹風(fēng)速度控制在15～0.6m/s沿垂直于絲狀流方向吹拂的冷卻空氣來實(shí)現(xiàn)，以便使所獲聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)及卷繞性能均得到改善。
當(dāng)吹風(fēng)速度小于0.15m/s時(shí)，形成的長(zhǎng)絲紗品質(zhì)不均勻，并因而，在后續(xù)加工中可能得不到高質(zhì)量的加工長(zhǎng)絲紗，例如牽伸長(zhǎng)絲紗或變形紗。還有，當(dāng)吹風(fēng)速度大于0.6m/s時(shí)，熔融擠出絲狀流中的聚酯樹脂熔體的拉伸粘度會(huì)升高，并因而不能指望成品長(zhǎng)絲紗剩余伸長(zhǎng)的提高。
長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在聚酯樹脂中的加入可采用傳統(tǒng)方法實(shí)施。例如，在聚酯樹脂的聚合步驟期間，在聚合步驟的最終階段將顆?；烊氲骄埘渲?。在另一種方法中，可讓聚酯樹脂與長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒熔融并彼此混合，將獲得的熔融混合物擠出，冷卻并切粒，從而形成混合物的切片(或粒料)。在又一種方法中，將聚酯樹脂熔體喂入主管，又將長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑熔體喂入與主管相連接的側(cè)管中，二者在通過動(dòng)態(tài)和/或靜態(tài)混合器之后一起進(jìn)入紡絲箱體。在進(jìn)一步的方法中，聚酯樹脂與長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑同時(shí)以切片形式彼此混合，然后，將混合物喂入到紡絲板中。在這些方法當(dāng)中，最優(yōu)選的方法是，將加入到與紡絲箱體直接相連的喂入管線中的聚酯樹脂熔體的一部分在中途抽出，并與長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒彼此熔融混合，使之分散在聚酯樹脂熔體中，所獲熔體混合物再返回到通往動(dòng)態(tài)和/或靜態(tài)混合器的喂料管線中，然后一起進(jìn)行熔融紡絲。
在本發(fā)明的方法中，由于長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在混合物中起著張力承載基元的作用，使得作用在擠出絲狀流中的聚合物部分上的張力降低，因此，能夠以高卷取速度生產(chǎn)具有1.11分特每根(1.0旦)或更小的極細(xì)纖度的聚酯長(zhǎng)絲紗。
一般而言，在生產(chǎn)單絲纖度極小的聚酯長(zhǎng)絲紗的過程中，由于熔融擠出絲狀流的冷卻是以非常高的速度實(shí)現(xiàn)的，且出現(xiàn)在第1導(dǎo)絲輥上游部位的長(zhǎng)絲紗每單位斷面面積上的空氣阻力很高，因此，以高卷取速度生產(chǎn)極細(xì)長(zhǎng)絲的生產(chǎn)效率很低且其生產(chǎn)收率也非常差。然而，當(dāng)采用本發(fā)明的特殊聚酯樹脂混合物時(shí)，單絲纖度的降低造成的冷卻作用的加強(qiáng)導(dǎo)致了取向和結(jié)晶的阻礙效應(yīng)的加強(qiáng)，這種效應(yīng)有利于極細(xì)長(zhǎng)絲的制備并使其能夠以高速生產(chǎn)。
本發(fā)明的上述熔融紡絲方法不僅可應(yīng)用于仿短纖紗類型的聚酯長(zhǎng)絲紗的生產(chǎn)，而且也可用于生產(chǎn)其他類型的長(zhǎng)絲紗。
例如，通過將含有長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的聚酯樹脂混合物與基本不含長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的聚酯樹脂彼此獨(dú)立地經(jīng)過同一紡絲板復(fù)合熔融擠出(共紡)，可直接卷取并卷繞成一種混合的未牽伸聚酯長(zhǎng)絲紗，其伸長(zhǎng)性能類似于通過諸如2種以不同卷取速度分別卷繞，因此在斷裂伸長(zhǎng)上彼此不同的未牽伸聚酯長(zhǎng)絲紗經(jīng)合股后生產(chǎn)的混合、未牽伸聚酯長(zhǎng)絲紗。
在上述傳統(tǒng)的復(fù)合熔融紡絲方法中，單一一種聚酯樹脂熔體經(jīng)由具有直徑彼此相差極大的2種類型紡絲孔的紡絲板擠出。在這種情況下，卷取速度應(yīng)控制在約1500m/min的低水平，方能獲得具有高剩余伸長(zhǎng)，例如270～340％的高斷裂伸長(zhǎng)的熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗。相比之下，當(dāng)包含長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的聚酯樹脂混合物熔體與基本不含此種顆粒的聚酯樹脂熔體通過同一紡絲板彼此獨(dú)立地?cái)D出時(shí)，成形的混合聚酯長(zhǎng)絲紗允許以由不含長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的聚酯樹脂生產(chǎn)并具有要求的低剩余伸長(zhǎng)的聚酯長(zhǎng)絲紗允許進(jìn)行卷取的高卷取速度進(jìn)行卷取和卷繞。因此，此種類型的復(fù)合熔融紡絲方法有利于提高混合聚酯長(zhǎng)絲紗的生產(chǎn)率。
由2種類型在剩余伸長(zhǎng)上彼此不同的聚酯長(zhǎng)絲紗組成的混合聚酯長(zhǎng)絲紗，可有利地用作包芯型復(fù)合假捻膨松紗的原料紗，此種紗例如公開在美國(guó)專利2,013,746(對(duì)應(yīng)于JP-B-61-19,733)中。就是說，當(dāng)上述的原料紗按照上述美國(guó)專利所公開的方法接受同時(shí)的牽伸-假捻加工處理時(shí)，可以對(duì)該原料紗施加高牽伸比，且如此形成的牽伸并假捻的紗允許以較高的速度進(jìn)行卷取和卷繞，從而就提高了該加工紗的生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的熔紡方法優(yōu)選與傳統(tǒng)的順序熔紡并牽伸的方法聯(lián)合使用。特別是當(dāng)使用可達(dá)大于或等于8,000m/min卷繞速度(圓周速度)的高速/高性能卷繞機(jī)時(shí)，該聚酯長(zhǎng)絲紗允許由5,000～6,000m/min卷取速度的卷取輥G1(它作為預(yù)熱輥并被稱之為第1導(dǎo)絲輥)卷取，繼而由以7,000～9,000m/min速度旋轉(zhuǎn)的牽伸-熱定形輥G2(被稱之為第2導(dǎo)絲輥)牽伸并熱定形。而且，本發(fā)明的熔紡方法還可作為一種節(jié)能型聚酯長(zhǎng)絲紗生產(chǎn)方法來使用，其中第1導(dǎo)絲輥(G1)以7,000～8,000m/min的速度旋轉(zhuǎn)，隨后，該長(zhǎng)絲紗由第2導(dǎo)絲輥(G2)進(jìn)行冷牽伸，此間它受到的第2導(dǎo)絲輥(G2)對(duì)第1導(dǎo)絲輥(G1)的速度比(G2/G1)(即，牽伸比)等于1.10～1.25(最高)，牽伸的長(zhǎng)絲紗通過蒸汽箱以消除長(zhǎng)絲紗的殘余應(yīng)變并使之熱定形，隨后，熱定形的長(zhǎng)絲紗被卷繞起來。
實(shí)施例下面，將通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
在這些實(shí)施例中，對(duì)獲得的聚酯長(zhǎng)絲紗實(shí)施下列試驗(yàn)。
(1)熱變形溫度(T)聚酯長(zhǎng)絲紗的熱變形溫度按照ASTM D-648測(cè)定。
(2)長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的橫向平均尺寸(D)熔紡長(zhǎng)絲紗的樣品被埋入石蠟基質(zhì)中并沿著垂直于紗線縱軸的方向制取切片，制備成7μm厚的試樣，用于以電子顯微鏡(型號(hào)JSM-840，NIPPON DENSHI K.K.制造)進(jìn)行電子顯微鏡觀察。多個(gè)試樣被置于載玻片上并在室溫的甲苯中放置2日。在此處理期間，由不飽和單體加成聚合產(chǎn)物組成的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒溶解在甲苯當(dāng)中，從而被從試樣中除去。在獲得的試樣上，通過在10mA條件下噴鍍2min沉積上鉑金屬，以15,000倍的放大倍數(shù)攝取經(jīng)過鉑沉積的試樣照片。在獲得的照片中，采用面積曲線求積儀(K.K.USHIKATA SHOKAI)測(cè)量200個(gè)顆粒痕跡的斷面面積，并計(jì)算出沿長(zhǎng)絲紗橫向的痕跡平均尺寸。所獲平均尺寸代表長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒橫向平均尺寸(D)。
(3)長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆?？v向平均尺寸(L)及比值(L/D)熔紡長(zhǎng)絲紗的樣品被埋入石蠟基質(zhì)中并沿著每根單絲縱軸切取單絲，制備成用于電子顯微鏡觀察的試樣。多個(gè)試樣被放在載玻片上并在室溫的甲苯中放置2日，使長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒溶解在甲苯中。然后按照如同上述的程序在所獲切片單絲表面沉積上鉑金屬。以15,000倍的放大倍數(shù)攝取經(jīng)過鉑沉積的試樣照片。在獲得的照片中，采用與上面實(shí)施例相同的面積曲線求積儀測(cè)量200個(gè)顆粒痕跡的長(zhǎng)度，并計(jì)算出沿長(zhǎng)絲紗縱向的該痕跡平均長(zhǎng)度。所獲痕跡的平均長(zhǎng)度代表長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆?？v向平均長(zhǎng)度(L)。
再有，比值L/D由痕跡沿縱向平均長(zhǎng)度與痕跡沿橫向平均尺寸之間的比值表示。
(4)長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在聚酯長(zhǎng)絲斷面中的分布按照與上面所述相同的程序攝取非中空?qǐng)A形聚酯單絲的20幅斷面照片。在每幅照片中，將單絲圓形斷面劃分為3個(gè)同心區(qū)域，即，由半徑對(duì)應(yīng)于斷面外圓輪廓半徑1/3的內(nèi)輪廓包圍的內(nèi)圓區(qū)域、由內(nèi)輪廓與半徑相當(dāng)于外圓輪廓半徑2/3的中間圓形輪廓所圍成的中間環(huán)形區(qū)域以及由中間圓形輪廓與外圓輪廓所圍成的外環(huán)形區(qū)域。累計(jì)每個(gè)區(qū)域中長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒痕跡的數(shù)目，并計(jì)算出每個(gè)區(qū)域中痕跡的分布密度(單位面積上痕跡的數(shù)目)。
計(jì)算出每個(gè)區(qū)域內(nèi)痕跡分布密度對(duì)整個(gè)單絲斷面上痕跡的平均分布密度的百分率。
以每個(gè)區(qū)域內(nèi)的痕跡分布密度百分率代表長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在每個(gè)區(qū)域內(nèi)的分布密度百分率。
(5)出現(xiàn)在單絲周邊表面上的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒數(shù)目(N)由大量單絲組成的聚酯長(zhǎng)絲紗沿著垂直于長(zhǎng)絲紗縱軸的方向切斷為10mm的長(zhǎng)度。切斷的長(zhǎng)絲被置于載玻片上并在室溫的甲苯中浸泡2日以除掉長(zhǎng)絲中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒。按照與試驗(yàn)(2)相同的方式，以15,000的放大倍數(shù)攝取單絲表面的照片。在該照片中，累計(jì)每2000μm2上的顆粒痕跡數(shù)目。根據(jù)累計(jì)得到的痕跡數(shù)目，計(jì)算出每100μm2單絲表面上的顆粒數(shù)目。
(6)聚酯長(zhǎng)絲紗的雙折射(Δn)由偏振光顯微鏡，采用由1-溴萘組成的滲透液體和波長(zhǎng)530nm的單色光，測(cè)定聚酯長(zhǎng)絲紗的干涉條紋。聚酯長(zhǎng)絲紗的雙折射(Δn)，按照下列公式計(jì)算Δn＝530(n+θ/180)/X其中n代表干涉條紋數(shù)目，θ代表補(bǔ)償器轉(zhuǎn)角，X代表單絲直徑。
(7)剩余伸長(zhǎng)熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗在維持25℃的溫度、60％的相對(duì)濕度的高溫、高濕環(huán)境中保持24h，然后，將紗線樣品按測(cè)定長(zhǎng)度100mm固定在拉伸試驗(yàn)機(jī)(商品名TENSILON，由K.K.SHIMAZU SEISAKUSHO制造)上，然后在拉伸速度200mm/min，即應(yīng)力(切變)速率2mm-1的條件下測(cè)定斷裂伸長(zhǎng)。
該斷裂伸長(zhǎng)代表該長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)。
(8)熔融指數(shù)熔融指數(shù)按照ASTM D-1238測(cè)定。
(9)表觀熔紡牽伸比(Df)在聚酯長(zhǎng)絲紗的熔融紡絲中，通過以聚酯樹脂熔體比重的g/cm3數(shù)值，即1.2g/cm2，去除絲束的熔融擠出量(單位為g/min)，計(jì)算出單絲的熔融擠出速率，ml/min，所獲得的熔融擠出速率的ml/min數(shù)值除以熔融擠出孔的斷面面積，便算出熔融擠出線速度Vo。Df可由長(zhǎng)絲紗的卷取(或卷繞)速度Vw及熔融擠出線速度Vo，按照下式算出Df＝Vw/Vo(10)紡絲板溫度紡絲板溫度的測(cè)定方法是在紡絲板處于熔融紡絲條件下，將溫度計(jì)的溫度探測(cè)頭插入到在紡絲板的表面部分中形成的深度2mm的溫度測(cè)量孔中，并測(cè)定溫度測(cè)量孔的溫度。
(11)紡絲板下游冷卻空氣吹風(fēng)速度在距離蜂窩結(jié)構(gòu)的冷卻空氣吹風(fēng)裝置頂端30cm的地方設(shè)置一風(fēng)速計(jì)并將其粘附在該蜂窩結(jié)構(gòu)表面上。用風(fēng)速計(jì)進(jìn)行5次冷卻空氣吹風(fēng)速度測(cè)定。計(jì)算出所測(cè)吹風(fēng)速度的平均值。
(12)單絲之間的摩擦系數(shù)(F/F摩擦系數(shù))F/F摩擦系數(shù)詳細(xì)描述在日本待審查專利公開48-35112中，它是單絲彼此之間滑動(dòng)性能的度量。
長(zhǎng)690m的復(fù)絲紗線樣品(Y)，借助絡(luò)絞裝置在10g卷繞載荷下沿±15°的螺旋角的螺旋向地卷繞到外徑5.1cm、長(zhǎng)度7.6cm的圓柱體上。如上所述相同的復(fù)絲紗線樣品(Y1)，長(zhǎng)度30.5cm，沿著平行于紗線(Y)的卷繞方向被置于在圓柱體上成形的卷繞紗線層上。紗線樣品(Y1)的一端連接在摩擦試驗(yàn)儀的應(yīng)變計(jì)上，紗線樣品(Y1)的另一端處于相當(dāng)于紗線樣品(Y1)纖度旦數(shù)值重量的0.04倍的載荷之下。然后，其上卷繞著紗線(Y)的圓柱體以0.0016cm/s的圓周速度轉(zhuǎn)過180°的角度。連續(xù)記錄作用于紗線樣品(Y1)上的張力。
F/F摩擦系數(shù)(f)是根據(jù)針對(duì)帶狀物在圓柱體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力而言熟知的如下公式計(jì)算的。
f＝(1/π)ln(T2/T1)其中T2代表對(duì)紗線樣品(Y1)進(jìn)行25次測(cè)定的平均峰值張力，T1代表施加在處于相當(dāng)于紗線樣品(Y1)纖度旦數(shù)值重量0.04倍的載荷之下的紗線樣品(Y1)上的張力，ln是自然對(duì)數(shù)的符號(hào)。當(dāng)在測(cè)量期間紗線樣品(Y1)出現(xiàn)不可逆伸長(zhǎng)時(shí)，即當(dāng)紗線樣品(Y1)被拉長(zhǎng)時(shí)，就不使用該拉伸的紗線樣品的數(shù)據(jù)。測(cè)定的環(huán)境溫度為25℃。
(13)上油量(OPU)測(cè)定方法熔紡長(zhǎng)絲紗樣品在105℃的溫度下干燥2h，接著立即測(cè)定干燥紗線的重量(W)。然后，將紗線樣品浸泡在300mL主要成分為烷基苯磺酸鈉的含水清潔液中，并在40℃的溫度下以超聲波處理10min。除掉含水清潔液之后，清潔過的紗線以溫度40℃的流動(dòng)熱水清洗30min，然后，在室溫進(jìn)行干燥。隨后，紗線樣品再在105℃的溫度干燥2h，并立即測(cè)定干燥紗線樣品的重量(W1)。
紗線樣品的上油量(OPU)按下式計(jì)算OPU(％)＝[(W-W1)/W1]×100(14)每米起毛數(shù)以肉眼累計(jì)用假捻方法制備的長(zhǎng)25m或以上的變形紗上出現(xiàn)的起毛數(shù)目，并計(jì)算出每米的起毛數(shù)。
實(shí)施例1～8及對(duì)比例1～6在實(shí)施例1～8及對(duì)比例1～6的每一例中，按如下程序制備聚酯長(zhǎng)絲紗。
聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂切片，特性粘度按在35℃的鄰氯苯酚中測(cè)定為0.64并含以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂重量為基準(zhǔn)的0.3％的二氧化鈦顏料組成的消光劑，在160℃干燥5h，然后在內(nèi)徑25mm的Fullright型單螺桿熔融擠出機(jī)中在300℃的溫度下熔融。
單獨(dú)地，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑，由下列成分組成(A)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-(A))樹脂，熱變形溫度(T)等于121℃，熔融指數(shù)，在230℃、8kgf載荷條件下測(cè)定為1.0g/10min，重均分子量150,000；或者(B)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-(B))樹脂，熱變形溫度(T)等于98℃，熔融指數(shù)，在230℃、3.8kgf載荷條件下測(cè)定，為2.5g/10min，重均分子量60,000；或者(C)甲基丙烯酸甲酯-丙烯酰亞胺加成產(chǎn)物-苯乙烯(摩爾比＝24∶45∶30)共聚物(PMMA-(C))樹脂，熱變形溫度(T)等于140℃，熔融指數(shù)，在230℃、3.8kgf載荷條件下測(cè)定為0.6g/10min，重均分子量70,000，在250℃下進(jìn)行熔融。
該長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的熔體按照如表1所述的用量經(jīng)由側(cè)面路徑被引入到熔融擠出機(jī)中，并混入到熔融擠出機(jī)中的聚酯樹脂熔體中。所獲混合物從20節(jié)的靜態(tài)混合器穿過以便使長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑熔體以許多顆粒的形式分散在由聚酯樹脂熔體組成的基質(zhì)中。熔體混合物經(jīng)過具有25μm孔徑的金屬絲(編織)網(wǎng)過濾器的過濾，然后通過設(shè)置在緊接過濾器下游并具有36個(gè)熔融紡絲孔，孔徑0.4mm，孔道長(zhǎng)度0.8mm的紡絲板，在紡絲板溫度285℃，以控制在與表1所示卷取速度相對(duì)應(yīng)的擠出速率，進(jìn)行熔融擠出。擠出的絲狀流受到沿垂直于紡絲流程縱軸的方向吹出的冷卻空氣的冷卻，吹風(fēng)速度0.23m/s，側(cè)吹風(fēng)冷卻管(口)布置在紡絲板下方9～100cm的位置，于是將擠出的絲狀流冷卻并固化，成形為由36根單絲組成的聚酯長(zhǎng)絲紗。聚酯長(zhǎng)絲紗被施以油劑水乳液，油劑的上油量按干含量計(jì)為長(zhǎng)絲紗重量的0.25～0.30％，然后，以表1所示的速度卷取。在上述熔紡程序中，牽伸比(Vw/Vo)為407。所獲聚酯長(zhǎng)絲紗的紗線支數(shù)為133.3dtex(120旦)/36根單絲。
油劑的組成如下。
油劑(Fa)成分含量(wt％)丁醇-PO/EO(50/50)無(wú)規(guī)加成反應(yīng)產(chǎn)物 50甘油-PO/EO(50/50)無(wú)規(guī)加成反應(yīng)產(chǎn)物 47烷基(C12～C16)磺酸鈉 1.5EO(2mol)-月桂基磷酸鉀 1.5[注PO......氧亞丙基EO.…..氧亞乙基]油劑水乳液的干含量為10wt％，采用計(jì)量上油嘴施涂到長(zhǎng)絲紗上。
在卷取步驟中，張力(緊靠卷繞絲餅之前的部位)維持在對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)絲紗纖度旦數(shù)的0.15～0.25倍的范圍。卷取的長(zhǎng)絲紗被卷繞成7kg紗線重量的絲餅。紗線卷裝的形成情況以肉眼評(píng)定為如下幾個(gè)等級(jí)。
等級(jí)卷裝成形3 滿意2 出現(xiàn)蛛網(wǎng)絲餅1 出現(xiàn)卷裝崩塌試驗(yàn)結(jié)果載于表2和3中。
表1

表2
(*)1...顆粒橫向平均尺寸(*)2...顆粒縱向平均長(zhǎng)度(*)3...每100μm2單絲周邊表面上出現(xiàn)的顆粒數(shù)目表3
(*)4...雙折射(*)5...隨后出現(xiàn)紗線斷頭(*)6...出現(xiàn)單絲斷裂根據(jù)表1、2及3的數(shù)據(jù)，實(shí)施例與對(duì)比例的結(jié)果如下。
在對(duì)比例1中制備的低速熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗，由于其變細(xì)過程中擠出絲狀流的應(yīng)變速率過低，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒隨著聚酯樹脂基質(zhì)的拉長(zhǎng)變形一起拉長(zhǎng)變形，因此基本上起不到阻礙熔融狀態(tài)聚酯樹脂基質(zhì)拉長(zhǎng)變形的阻尼顆粒的作用。因此，對(duì)所獲聚酯長(zhǎng)絲紗的斷裂伸長(zhǎng)提高效果很小。還有，在此種情況下，由于暴露在單絲周邊表面上的顆粒數(shù)日過多，致使在所獲紗線卷裝中觀察到蛛網(wǎng)絲。
在本發(fā)明實(shí)施例1、4、7、12及13中，2500～8000m/min卷取速度及要求(a)、(b)及(c)全部得到滿足，且所獲聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)和卷繞性能也令人滿意。特別是，在3500～5500m/min的卷取速度范圍內(nèi)，本發(fā)明的效果最佳。
在對(duì)比例6中，由于變細(xì)過程期間擠出絲狀流的應(yīng)變速率過高，據(jù)認(rèn)為，由于在聚酯樹脂基質(zhì)與長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒之間出現(xiàn)了界面分離，熔融混合物的成纖性能惡化。
在對(duì)比例2中，由于長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的量太少，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑的效果不令人滿意。
在對(duì)比例3中，由于長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的用量過大，雖然所獲剩余伸長(zhǎng)增加值--293％，是足夠了，但是暴露在單絲周邊表面上的顆粒數(shù)目(N)過大，故而所獲紗線卷裝仍舊不令人滿意。
在符合本發(fā)明的實(shí)施例3和6中，使用了0.5～4.0wt％的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒，因此，顆粒在聚酯樹脂基質(zhì)中以滿意的狀態(tài)分布。
在對(duì)比例4中，由于其中所用PMMA-(B)的熱變形溫度(T)為98℃，不滿足本發(fā)明的要求(a)，因此形成的顆粒橫向尺寸(D)小于0.05μm，暴露在單絲周邊表面上的顆粒數(shù)目(N)大于15個(gè)每100μm2，故所獲長(zhǎng)絲紗表現(xiàn)出不令人滿意的卷繞性能。
在對(duì)比例5中，使用的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑(PMMA-(C))的熱變形溫度(T)為140℃，它高于130℃，因而不滿足本發(fā)明的要求(a)。在這種情況下，聚酯樹脂與顆粒的熱變形溫度(T)之間相差過大，使得長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒表現(xiàn)出對(duì)聚酯樹脂熱拉長(zhǎng)變形的過高阻尼效應(yīng)，且顆粒不能跟隨聚酯樹脂一起發(fā)生熱變形。
還有，最終分布在單絲中的PMMA-(C)顆粒具有過大的顆粒尺寸(D)，因此聚酯樹脂混合物表現(xiàn)出不良的成纖性能，且成形的聚酯長(zhǎng)絲紗卷繞性能不令人滿意。
對(duì)比例7～9在對(duì)比例7～9的每一例中，按照如下程序制備并卷繞了聚酯長(zhǎng)絲紗。
聚酯樹脂切片，特性粘度按與實(shí)施例1相同的方式測(cè)定，為0.62，由直接聚合方法制備并含有0.08wt％由二氧化鈦顏料組成的消光劑，在160℃干燥5h。干燥的樹脂切片經(jīng)由切片喂入管和計(jì)量加科器加入到熔融擠出機(jī)中。另外，又經(jīng)由側(cè)管和計(jì)量加料器向熔融擠出機(jī)中加入含20wt％PMMA的聚酯樹脂母粒，該P(yáng)MMA的熱變形溫度為121℃，熔融指數(shù)，在230℃、載荷8kgf下測(cè)定，為1.0g/10min，且重均分子量為150,000，結(jié)果獲得一種由聚酯樹脂切片與含PMMA的聚酯樹脂母粒組成的混合物，該混合物含有1.0wt％PMMA?；旌衔镌跀嚢钘l件下在300℃的溫度熔融，并通過具有如表4所示孔徑的金屬絲網(wǎng)過濾器進(jìn)行過濾，然后通過具有36孔，孔徑如表4所示的紡絲板擠出，紡絲板安裝在緊靠過濾器下面的位置，紡絲板溫度與實(shí)施例1中相同，牽伸比(Vw/Vo)如表4所示。擠出的絲狀流按照如實(shí)施例1相同的方式冷卻并上油。并以5000m/min的速度卷取。所獲長(zhǎng)絲紗的紗線支數(shù)為133.3dtex(120旦)/36根單絲。
結(jié)果如表4中所示。
表4

對(duì)比例7～9的結(jié)果如下。
在對(duì)比例7中，由于熔紡孔直徑為0.15mm，熔紡牽伸比為57，即低于150，本發(fā)明的要求(b)未得到滿足，故剩余伸長(zhǎng)增加值(I)小于50％。據(jù)認(rèn)為，非常細(xì)小的熔紡孔所產(chǎn)生的高剪切力將長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑熔體切割得非常細(xì)碎，而非常細(xì)碎的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒所表現(xiàn)出的伸長(zhǎng)提高效果必然降低。
在對(duì)比例7中，由于所使用的過濾器孔徑小于50μm，它大于40μm，且橫向顆粒尺寸(D)為0.151μm，大于0.15，故而獲得的紗線卷裝具有蛛網(wǎng)絲。
在對(duì)比例8中，由于熔紡孔具有0.8mm的大直徑，熔融紡絲牽伸比為1620，超過了1500，故而粗大長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒暴露在單絲周邊表面上，因此所獲長(zhǎng)絲紗的F/F摩擦系數(shù)顯著降低。在此種情況下，開始卷繞后不過數(shù)分鐘之內(nèi)就頻繁出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象。
實(shí)施例9及對(duì)比例10及11在實(shí)施例9中，按照與實(shí)施例6相同的程序制備了熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗，并實(shí)施假捻加工，假捻?xiàng)l件是加熱器長(zhǎng)度1.6m，加熱器溫度180℃，牽伸比控制在使所獲膨松長(zhǎng)絲紗斷裂伸長(zhǎng)等于25％的水平，其中假捻摩擦盤驅(qū)動(dòng)速度控制在使假捻摩擦盤上游的長(zhǎng)絲紗張力(T1g)與假捻摩擦盤下游的長(zhǎng)絲紗張力(T2g)的比值(T1g/T2g)調(diào)節(jié)在0.93的水平。
在對(duì)比例10中，與對(duì)比例8相同的熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗接受與實(shí)施例9中相同的假捻加工。
在對(duì)比例11中，熔紡紗采用與對(duì)比例8中相同的程序制備，所不同的是，作為F/F摩擦提高材料，含有氧化乙烯(10mol)-加成反應(yīng)的壬基苯基醚在油劑水乳液中的含量，從10wt％(Fa)改變?yōu)?5wt％(Fb)。該油劑乳液在熔紡過程中采用計(jì)量上油嘴施加到熔紡長(zhǎng)絲紗上。
該熔紡聚酯長(zhǎng)絲紗接受與實(shí)施例9中相同的假捻加工。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5中所示。
表5

如表5所示，在對(duì)比例10中，由于熔紡長(zhǎng)絲紗表現(xiàn)出過低的F/F摩擦系數(shù)，所獲紗線卷裝帶有蛛網(wǎng)絲。不過，該熔紡長(zhǎng)絲紗能夠采用假捻方法順利地進(jìn)行假捻，并具有滿意的物理性能和高抗起毛能力。
在實(shí)施例9中，熔紡及假捻加工均順利進(jìn)行，沒有任何困難。所獲變形長(zhǎng)絲紗表現(xiàn)出滿意的性能。
在對(duì)比例11中，改變油劑組成以提高F/F摩擦系數(shù)。所獲紗線卷裝成形良好。然而，長(zhǎng)絲紗摩擦的增加導(dǎo)致長(zhǎng)絲紗與摩擦盤(texturingdisk)和導(dǎo)絲器摩擦的加劇，因此，所獲變形紗抗起毛的能力不良，因此不令人滿意。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，它包括將一種混合物熔體經(jīng)用于復(fù)絲(multifilament yarn)的紡絲板擠出，該混合物由聚酯樹脂與以聚酯樹脂重量為基準(zhǔn)的0.5～4.0wt％長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒組成，以及以2500～8000m/min的速度沿紡絲流程卷繞該包括多根長(zhǎng)絲的熔融擠出聚酯長(zhǎng)絲紗，所述方法的特征在于，在熔融擠出步驟中，所述熔體通過緊靠紡絲板上游設(shè)置的孔徑等于或小于40μm的過濾器，并且在紡絲流程中，熔融擠出聚酯長(zhǎng)絲紗的牽伸比被控制在150～1,500的范圍，從而賦予所述紗線改進(jìn)的卷繞性能。
2.權(quán)利要求1的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中在卷繞步驟中，熔融擠出聚酯長(zhǎng)絲紗在紡絲板下游用控制在0.15～0.6m/s吹風(fēng)速度向其吹拂的冷卻空氣冷卻。
3.權(quán)利要求1的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中在熔融擠出步驟中，一種包含以聚酯樹脂重量為基準(zhǔn)的0.5～4.0wt％分散在其中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的聚酯樹脂，與一種基本上不含長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的聚酯樹脂通過共紡絲法熔融擠出，并在卷繞步驟中，所獲混合長(zhǎng)絲紗以2500～8000m/min的速度進(jìn)行卷繞。
4.權(quán)利要求1的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中所述聚酯長(zhǎng)絲具有非中空的圓形斷面、非中空三葉形斷面或中空的圓形斷面。
5.權(quán)利要求1的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中(a)長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的熱變形溫度(T)為105-130℃。
6.權(quán)利要求1的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中(b)所得聚酯長(zhǎng)絲具有非中空?qǐng)A形斷面，長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒在聚酯長(zhǎng)絲圓形斷面中的分布密度在2個(gè)圍繞圓形斷面中心的同心圓之間的圓環(huán)區(qū)域到達(dá)最大，這2個(gè)同心圓的半徑分別相當(dāng)于聚酯單絲圓形斷面半徑的1/3和2/3。
7.權(quán)利要求6的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中(c)出現(xiàn)在所得聚酯單絲周邊表面上的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的數(shù)目(N)等于或小于15個(gè)/100μm2。
8.權(quán)利要求6的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒分布在環(huán)形面積內(nèi)的量占出現(xiàn)在整個(gè)圓形斷面上顆粒總量的至少50wt％。
9.權(quán)利要求1的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中出現(xiàn)在聚酯單絲周邊表面上的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒的數(shù)目(N)等于或小于10個(gè)/100μm2。
10.權(quán)利要求1的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中分布在聚酯單絲中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒沿著聚酯長(zhǎng)絲縱向被拉長(zhǎng)，且比值L/D等于或小于20，其中L代表顆粒沿聚酯長(zhǎng)絲縱向測(cè)定的平均長(zhǎng)度，D代表顆粒沿聚酯長(zhǎng)絲橫向測(cè)定的平均尺寸。
11.權(quán)利要求10的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中分布在聚酯單絲中的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒沿聚酯長(zhǎng)絲橫向測(cè)定的平均顆粒尺寸(D)為0.05～0.15μm。
12.權(quán)利要求1的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中所得聚酯長(zhǎng)絲紗表現(xiàn)出0.015～0.105范圍的雙折射(Δn)。
13.權(quán)利要求1的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒包含至少1種烯鍵不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物，所述不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物與聚酯樹脂基本上不相容，且重均分子量大于或等于2000。
14.權(quán)利要求13的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物包含丙烯酸酯聚合物，它包含的主要成分是加成聚合的甲基丙烯酸甲酯，其重均分子量在8,000～200,000，在230℃及在3.8kg載荷下測(cè)定的熔融指數(shù)為0.5～8.0g/10min。
15.權(quán)利要求13的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物包含苯乙烯聚合物，它包含的主要成分是全同立構(gòu)苯乙烯聚合物，其重均分子量在8,000～200,000，在230℃及在3.8kg載荷下測(cè)定的熔融指數(shù)為0.5～8.0g/10min。
16.權(quán)利要求13的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物包含苯乙烯聚合物，它包含的主要成分是間同立構(gòu)(結(jié)晶)苯乙烯聚合物，其重均分子量在8,000～200,000，在300℃及在2.16kg載荷下測(cè)定的熔融指數(shù)為6～2.5g/10min。
17.權(quán)利要求13的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中不飽和有機(jī)單體的加成聚合產(chǎn)物包含甲基戊烯聚合物，它包含的主要組分是加成聚合的4-甲基戊烯-1且數(shù)均分子量在8,000～200,000的范圍，在260℃、5.0kg載荷條件下測(cè)定的熔融指數(shù)為5.0～40.0g/10min。
18.權(quán)利要求1的制造聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，其中所得聚酯長(zhǎng)絲紗表現(xiàn)出50％或更高的剩余伸長(zhǎng)增加值(I)，該增加值由如下公式規(guī)定I％＝(EIb/ELo-1)×100其中I代表聚酯長(zhǎng)絲紗剩余伸長(zhǎng)增加值的百分?jǐn)?shù)，EIb代表聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)值，ELo代表用與所述聚酯長(zhǎng)絲紗相同程序生產(chǎn)的對(duì)比聚酯長(zhǎng)絲紗的剩余伸長(zhǎng)，其中不同之處僅在于對(duì)比聚酯長(zhǎng)絲紗不含長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑，均以％為單位。
全文摘要
一種生產(chǎn)聚酯長(zhǎng)絲紗的方法，包括將由聚酯樹脂與0.5～4.0wt％的長(zhǎng)絲伸長(zhǎng)增強(qiáng)劑顆粒組成的混合物熔體經(jīng)用于復(fù)絲的紡絲板擠出，并以2500～8000m/min的速度卷繞擠出的聚酯長(zhǎng)絲紗，其特征在于，在熔融擠出步驟中，熔體通過緊靠紡絲板上游的孔徑等于或小于40μm的過濾器，在紡絲流程中，熔融擠出聚酯長(zhǎng)絲紗的牽伸比控制在150～1,500的范圍，從而賦予所述紗線改進(jìn)的卷繞性能。
文檔編號(hào)D01F6/62GK1515709SQ200410002040
公開日2004年7月28日 申請(qǐng)日期1999年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月19日
發(fā)明者吉村三枝, 黑田俊正, 正 申請(qǐng)人:帝人株式會(huì)社