聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維的製作方法

2023-12-06 11:01:41 3

專利名稱：聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維的製作方法
技術領域：
本發明涉及聚酯纖維即聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維(以下稱PTT纖維)及其製備方法。更詳細地說是涉及將聚對苯二甲酸亞丙基酯(以下稱PTT)熔融紡絲，製成未拉伸的纖維，卷取後，再將其拉伸製備纖維的所謂二步製備法及由其製得的均一性高的衣料用PTT纖維。另外還涉及該製備方法中保存該未拉伸纖維的環境條件及保存時間。
而PTT纖維，雖很早以來曾進行過研究，但是，由於過去作為其原料之一的1，3-丙二醇價格高，所以，尚未達到真正的工業化。然而，近年來因發明了廉價的1，3-丙二醇的製備方法，所以其工業化出現了可能性。
PTT纖維兼具聚酯纖維和尼龍纖維的優點，期盼著它是一種劃時代的纖維，為充分發揮其特點，研究了它在衣料及地毯等方面的應用。
由特開昭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.PolymerSciencePolymer Phisics Edition Vol.，14，263～274(1976)(E)及Chemical Fibers International Vol.，45，4月(1995)110～111(F)等文獻，早就知曉了PTT的早期技術。
在這些早期的技術中，PTT纖維是用所謂的二步法製備的。其中，技術上與本發明近似的(D)中，有如下的記載。
「由通常的方法製得的PTT未拉伸纖維，即以不足2000米/分的紡絲速度紡得的未拉伸纖維，由於取向度及結晶度極低且玻璃化轉變溫度也低，為35℃，所以，經時變化極快，拉伸時常產生絨毛或碎絲，要製備具有良好性能的PTT纖維很困難。」於是，在(D)中，為了迴避這個問題，提出了如下方法，即將紡絲速度控制在2000米/分以上，最好控制在2500米/分以上，提高取向度和結晶度，保持拉伸溫度在35～80℃。另外，在(D)中還報導了以3500米/分的紡絲速度製得未拉伸纖維，再在溫度為20℃、溼度為60％的條件下放置24小時後，進行拉伸的例子。
但是，在(D)中記載了如下的情況，即以不足2000米/分的紡絲速度紡得的未拉伸纖維的結構和物性，在室溫附近隨時間的變化即所謂的經時變化顯著，它直接對拉伸過程帶來不良影響，而紡絲速度在小於2000米/分的範圍內，迴避經時變化帶來的不良影響的辦法也沒有報導。況且，將經時變化控制到最小限度，在良好的拉伸條件下製得優質纖維的具體手段也尚未提示。
另外，從(D)的實施例的記載中可知道，用(D)的方法製得的PTT纖維，其韌度在18(cN/dtex)％1/2以下，力學性質也不好。
作為(D)的比較例，雖然記載了以1200米/分的紡絲速度進行紡絲，再將未拉伸纖維在20℃、相對溼度為60％的環境條件下放置後進行拉伸製備纖維，但是只能製得韌度為18(cN/dtex)％1/2的低值纖維，而纖度的變動值(U％)和周期性的變動情況卻沒有記載。
本發明的研究者們研究的結果表明，在採用以1900米/分以下的紡絲速度紡絲的兩步法製備PTT纖維的時候，製得的未拉伸纖維，如

圖1及圖2所示，由於環境溫度和存放時間的影響，收縮率會發生變化。而且，未拉伸纖維的經時收縮大時，由於未拉伸纖維卷裝(package)的收縮，所以隨著時間的變化，則會由圖3A所示的正常形狀變為圖3B所示的歪斜形狀。而且，會因未拉伸纖維相互間部分的膠粘作用，妨礙了未拉伸纖維順利解松，其結果表明，解松張力變動大，常常發生斷絲及單絲斷裂、拉伸狀態不好的現象。圖3A、圖3B中，1表示未拉伸纖維，2表示未拉伸纖維卷取的筒子。
由於這種經時的收縮作用的影響，由變形的卷裝卷取的未拉伸纖維製得的拉伸纖維一般來說，纖度變動值即U％大，而且會產生相當於未拉伸纖維卷取機的橫向寬度(拉伸纖維，2～5m的間隔)或其倍數的周期性的纖度變動(參照圖4A及圖5A)。像這種U％大，而且具有周期性纖度變動的拉伸纖維編成織物後，染色時，一般來說染色均勻性差，且會呈現周期性的染斑和光澤斑，因此不適宜用作要求均勻性的衣料。
通常，在用二步法製備合成纖維的工業生產中，將未拉伸纖維卷取後，到拉伸結束為止不可避免地需3、4天時間，故實際上不可避免地受到經時收縮作用的影響。因此，在這種經時收縮作用顯著的狀態下，就談不上工業上能生產適合衣料用的PTT纖維了。
發明詳述本發明的目的是提供PTT纖維及這種PTT纖維工業上的製備方法，在二步法製備PTT纖維的過程中，可獲得穩定的拉伸狀態(拉伸收率)，而且可製得韌度大、纖度變動特別是周期性的纖度變動小、適合衣料用的高質量的PTT纖維。本發明的課題是將未拉伸纖維的經時收縮控制到最小限度，將未拉伸纖維的解松張力的變動也控制得較小，並消除對拉伸狀態及拉伸纖維質量帶來的不良影響。
本發明人研究的結果，發現了PTT未拉伸纖維所處的環境條件(溫度、相對溼度)與未拉伸纖維的經時收縮性及與拉伸狀態和拉伸纖維質量的關係，在此基礎上完成了本發明。
即，本發明中的第1項發明是均勻性高的PTT纖維，它是由95摩爾％以上的對苯二甲酸亞丙基酯的重複單元和不足5摩爾％的其它酯的重複單元所組成的特性粘度為0.7～1.3的有捻或無捻的PTT纖維，其韌度為19(cN/dtex)％1/2以上，在由イヴネス測試儀進行的連續纖度變動測定中，纖度變動值(U％)為1.5％以下，而且，顯示出下述(1)、(2)、(3)中的任一個特性。
(1)在イヴネス測試儀的記錄紙上存在所產生的間隔在10m以下的低纖度側周期性的變動，該變動的大小為平均纖度的2％以下。
(2)雖然在イヴネス測試儀的記錄紙上不能判斷所產生的間隔在10m以下的低纖度側周期性的變動，但是，在纖度變動的周期檢測圖上卻存在間隔為10m以下的周期性的變動。
(3)在イヴネス測試儀的記錄紙上不能判斷所產生間隔在10m以下的低纖度側的周期性變動，而且，在纖度變動的周期性檢測圖上也不存在間隔為10m以下的周期性的變動。
(這裡，韌度＝斷裂強度×斷裂伸長率1/2(cN/dtex)％1/2，イヴネス測試儀上測定纖維的長度為250m。)本發明中的第2項發明是PTT纖維的製備方法，它是製備由95摩爾％以上的對苯二甲酸亞丙基酯的重複單元和不足5摩爾％的其它酯類的重複單元所組成的特性粘度為0.7～1.3的PTT形成的纖維的方法，用在紡絲工序中以1900米/分以下的卷取速度將未拉伸纖維捲成卷裝，接著在拉伸工序中將該未拉伸纖維進行拉伸的二步法製造時，未拉伸纖維的卷取張力設為0.04～0.12cN/dtex，在未拉伸纖維的卷取、保管及拉伸的各工序中，將該未拉伸纖維保持在溫度為10～25℃、相對溼度為75～100％的環境條件下，而且，該未拉伸纖維的拉伸要在卷取後的100小時以內完成。
下面，就本發明進行詳細敘述。
在本發明中，用由95摩爾％以上的對苯二甲酸亞丙基酯的重複單元和不足5摩爾％的其它酯的重複單元組成的特性粘度為0.7～1.3的PTT，研究在紡絲工序中以1900米/分以下的卷取速度，將未拉伸纖維捲成卷裝，接著，在拉伸工序中拉伸未拉伸纖維的二步法製備方法，並且研究用這種方法製得的有捻或無捻PTT長纖維。
一般來說，二步法中的拉伸是利用圖7中所示的叫做拉伸加捻機或圖8中所示的叫做拉伸卷取機的設備進行的，拉伸纖維在前者中被卷取成稱作小型錠子(如圖9所示)的形狀、在後者中被卷取成稱作筒子(如圖10所示)的形狀。纖維一般來說，在小型錠子上是有捻的、在筒子上的是無捻卷取的。圖7、圖8中，15是未拉伸的纖維卷裝，16是供纖輥，17是電熱板，18是拉伸輥，19是小型錠子，20是筒子。另外，圖9中，21是小型錠子，22是拉伸纖維，圖10中，23是紙管，24是拉伸纖維。
在本發明的第1項發明中，韌度為19(cN/dtex)％1/2以上。如果韌度不足19(cN/dtex)％1/2，則將PTT纖維進行加工製得的編織品的扯裂強度等力學性質就不好，就不足以用作衣料用的纖維。優選的韌度的範圍為21(cN/dtex)％1/2以上。順便說一下，一般衣料用的聚對苯二甲酸乙二酯纖維的韌度約為24(cN/dtex)％1/2。
在本發明的第1項發明中，在由イヴネス測試儀進行的連續纖度變動測定中，纖度變動值(U％)為1.5％以下。如果U％超過1.5％的話，則物性的均一性和染色的均勻性就不好，其結果，加工成編織品時，織物整體來說，染色斑和染色條很明顯，不能得到優質的織物。U％的理想範圍為1.2％以下，更理想的範圍為1.0％以下。
未拉伸的纖維卷裝在因經時收縮的影響發生顯著形變的條件下製得的未拉伸纖維，由於經時收縮的作用，導致未拉伸纖維的纖度變動增大，U％惡化。
在本發明的第1項發明中，在由イヴネス測試儀進行的連續纖度測定的記錄紙上，至少存在所產生的間隔在10m以下的低纖度側周期性的變動，該變動的大小為平均纖度的2％以下。這相當於前述(1)的必要條件。
在纖度變動中確認是否存在周期性，可通過直讀連續的纖度測定記錄(Diagram Mass)，或由後述的纖度變動的周期性檢測來判斷。用後者的方法，周期長度(表示在檢測圖的橫軸上)在1～10m的範圍內，如果存在纖度變動的分散CV值(表示在檢測圖的縱軸上)超過約0.2％的峰的話，則可以說纖度變動中存在周期性。
所謂低纖度側周期性的變動是指在由イヴネス測試儀測定的圖4A中所示的連續的纖度測定記錄紙上，與等間隔存在的向下的鬍鬚狀信號所對應的變動。能觀察到信號呈等間隔的變化，這意味著產生信號的因素纖度的變動是周期性發生的，存在向下的信號意味著在纖維長度方向上的那些點的纖度(纖維的粗細)是在低纖度側變動著。這種低纖度側的周期性的纖度變動對平均纖度的比例從記錄紙上可直接讀出。如果此比例超過2％的話，則將該纖維加工成編織品時，即使U％為1.5％以下，由於這種周期性的纖度的變動，所以會出現部分明顯的濃染斑和光澤斑，得不到優質衣料用的編織品。
所產生的周期性的纖度變動的間隔，實際上相當於未拉伸纖維卷裝的兩個端部間的1個行程部分或2個行程部分的未拉伸纖維的長度與實際拉伸比的乘積。兩個端部或一側端部存有的未拉伸纖維，由於解松阻力的作用，所以在被拉伸的低纖度側形成了周期性的纖度變動。在二步法中，產生周期性的纖度變動的間隔，由未拉伸纖維的卷取機的行程的長度、絡筒交叉的角度及拉伸比來決定，一般為10m以下。
如果低纖度側周期性的纖度變動變小的話，則在連續的纖度測定的記錄紙上，如圖4B那樣的向下的等間隔的信號就不能判斷。但是，在與圖4B對應的周期性檢測圖(圖5B)上能顯示出表徵存在周期性變動的信號。如上所述，在記錄紙上信號不明顯，但是在周期性檢測圖上信號顯示出來了，是前述(2)的必要條件。在圖5B上，10m以內出現了四個信號即出現了山狀突起的信號。這種山狀突出信號能看到一個或幾個的狀態是表示在顯示(2)的必要條件的周期性檢測圖上存在周期性的纖度變動的狀態。順便說一下，在周期性檢測中，信號是在低纖度側還是在高纖度側是未知的。滿足該(2)的必要條件的範圍是本發明的理想的範圍。
如果周期性的纖度變動更小的話，則即使在周期性的檢測圖中也不會存在山狀突出的信號。這種狀態是前述(3)的必要條件所表示的狀態。即，滿足(3)的必要條件的範圍是本發明的更理想的範圍。
在本發明的第2項發明中，紡絲工序中的未拉伸纖維的卷取張力為0.04～0.12cN/dtex。如果卷取張力在這個範圍的話，即使假設未拉伸纖維多少發生了經時收縮，但是也與卷取束的大的變形無關。在本發明的範圍內將未拉伸纖維保存的環境溫度設在比較高的溫度時，則要將卷取張力設在比較低的張力側，環境溫度比較低時，則將卷取張力設在比較高的張力側。
如果將卷取張力設定為不足0.04cN/dtex的話，則卷裝(package)運行不穩，連續地卷取未拉伸纖維很困難。另一方面，如果卷取張力超過0.12cN/dtex的話，則即使環境溫度在10～25℃之間，但是由於經時收縮的影響，未拉伸纖維也迴避不了卷裝的變形。
在本發明的第2項發明中，該未拉伸纖維的卷取、保存及拉伸的各工序中，保持在10～25℃的溫度、75～100％的相對溼度的環境條件下。
如果將環境溫度降到10℃以下的話，雖然未拉伸纖維的經時收縮變得極小，但是，不僅調溫成本增大，而且由於寒冷，工作效率會下降。另一方面，如果環境溫度超過25℃的話，則未拉伸纖維的經時收縮變大，即使將卷取張力降到0.04cN/dtex，也很難避免卷裝發生大的形變。
理想的環境溫度的範圍，如果考慮未拉伸纖維卷裝的變形、調溫成本及工作效率的話，應為15～22℃。
在本發明的第2項發明中，在各工序中，保存未拉伸纖維的環境的相對溼度應為75～100％。如果相對溼度不足75％的話，則由於與整理劑一塊賦於未拉伸纖維卷裝上的水分，僅僅是在卷裝兩端面上很快蒸發，該部分的未拉伸纖維的附水率下降，所以在拉伸纖維上常產生絨毛，與此同時，拉伸後的纖維的U％超過1.5％，引起顯著的染色條和染色斑。理想的相對溼度的範圍為80～95％。
在本發明的第2項發明中，卷取的未拉伸纖維的拉伸必須在卷取後的100小時以內完成。該未拉伸纖維從被卷取開始到被拉伸為止的時間，即從未拉伸纖維開始卷取起到被卷至未拉伸纖維卷裝的最內層的未拉伸纖維被拉伸為止的時間，通常稱作延遲時間，在本發明中，延遲時間必須在100小時以內。
如果延遲時間超過100小時的話，即使未拉伸纖維的經時收縮小，卷裝形變小，但是，由於與未拉伸纖維的整理劑一塊賦於的水分的蒸發，卷裝各部分的附水率不均勻，拉伸纖維的U％超過1.5％的範圍，則有產生染斑(染級不合格)的趨勢。理想的延遲時間的範圍為75小時以內，更理想的範圍為50小時以內。
下面詳述本發明中的PTT聚合物。
本發明中的PTT是由95摩爾％以上的對苯二甲酸亞丙基酯的重複單元和不足5摩爾％的其它酯的重複單元所組成的。
即，本發明中所說的PTT是PTT的均聚物及包含不足5摩爾％的其它酯單元的共聚的PTT。共聚組分的典型例子如下所述。
作為酸組分可列舉以間苯二甲酸-5-磺酸鈉為代表的含磺酸基的二羧酸及其金屬鹽、以間苯二甲酸為代表的芳香族二羧酸、以己二酸為代表的脂肪族二羧酸等等，作為二元醇組分，可列舉乙二醇、丁二醇、聚乙二醇等等。含有幾個共聚組分的聚合物也無妨。
本發明中的PTT的特性粘度為0.7～1.3。作為衣料用的，理想的範圍為0.8～1.1。
本發明中的PTT還可以含有殘留的金屬類觸媒、熱穩定劑、抗氧化劑、消光劑、防靜電劑、色相調節劑、阻燃劑、紫外線吸收劑等添加劑，也可含有共聚的組分。
作為本發明中PTT的製備方法，可用眾所周知的方法，如熔融聚合後，再用固相聚合進一步提高特性粘度的方法是通用的方法。
在本發明的PTT纖維的製備中，可列舉如圖6及圖7所示的方法。
在圖6中，首先將用乾燥機3乾燥到含水率為30ppm以下的PTT切片供給溫度設定在255～265℃的擠出機4中進行熔融。熔融了的PTT經其後的彎管5送到溫度設定在250～265℃的旋轉頭6中，用齒輪泵計量。然後，再經過裝在旋轉組件7中的具有多個紡絲孔的紡絲模具8製成復絲9從紡絲腔中擠出。
擠出機及旋轉頭的溫度，根據PTT切片的特性粘度及形狀不同，從上述範圍中選擇最宜的溫度。
由紡絲腔內擠出的PTT復絲一面由冷風10將其冷卻到室溫，一面以規定的速度旋轉牽伸，經導輥12、13被細化、固化，得到規定纖度的未拉伸纖維。未拉伸纖維由接在牽伸導輥12前面的提供整理劑的裝置11提供整理劑。未拉伸纖維離開牽伸導輥13以後，由卷取機14卷取，得到未拉伸纖維卷裝。未拉伸纖維的卷取速度理想的為1000～1900米/分。
這時，牽伸導輥12、13及卷取機周圍的環境條件，溫度保持在10～25℃、相對溼度保持在75～100％。另外，將形成的未拉伸的纖維卷裝在送入拉伸工序前暫時保存時，也存放在上述的環境條件下。
未拉伸纖維的卷取張力通過改變卷取速度即卷取中未拉伸纖維卷裝的線速度和牽伸導輥13的線速度的比來設定。
整理劑使用安全方面或對車間環境方面沒有影響的水乳液型。此時，整理劑的濃度以10～30wt％為佳。施行水乳液型整理劑時，卷取後的未拉伸纖維含有與整理劑濃度及整理劑附著率相應的含水率的水分。該含水率通常為3～5wt％。
未拉伸的纖維卷裝接著被送進拉伸工序，用如圖7所示的拉伸機進行拉伸。在拉伸機上，未拉伸的纖維卷裝15，在被拉伸的過程中，保持在10～25℃的溫度、75～100％的相對溼度的環境條件下。在拉伸機上，首先，未拉伸纖維15在溫度設定為45～65℃的供料輥16上被加熱，然後，利用拉伸輥18和供料輥16的線速度比，將其拉伸到規定的纖度。纖維在拉伸中或拉伸後，一邊與溫度設為100～150℃的熱板17接觸，一邊運行，進行拉伸熱處理。離開拉伸輥的纖維，一邊由錠子加捻，一邊卷取成小型錠子19。
這時，拉伸輥18和供料輥16的線速度比即拉伸比及熱板溫度的設定以使拉伸張力為0.35cN/dtex左右為好。
圖2表示環境溫度與PTT未拉伸纖維收縮率的關係圖(相對溼度90％、經過時間24小時)。
圖3A是正常狀態的未拉伸纖維卷裝的示意圖。
圖3B是未拉伸纖維由於經時收縮的作用，發生形變了的未拉伸纖維卷裝的示意圖。
圖4A是低纖度側周期性變動顯著的由イヴネス測試儀測得的U％的記錄圖。
圖4B是低纖度側周期性變動不顯著的由イヴネス測試儀測得的U％的記錄圖。
圖5A是與圖4A對應的纖度變動的周期性檢測圖。
圖5B是與圖4B對應的纖度變動的周期性檢測圖。
圖6是紡絲機的示意圖。
圖7是拉伸加捻機的示意圖。
圖8是拉繞機的示意圖。
圖9是小型錠子的示意圖。
圖10是筒子的示意圖。
發明的優選實施方案下面通過實施例進一步說明本發明。
物性的測定方法及測定條件如下述所示。(a)特性粘度特性粘度[η]是以下式的定義為基礎求得的值。＝lim(ηr-1)/CC→O式中，ηr是將PTT聚合物溶解在純度為98％以上的鄰氯苯酚中的稀溶液在35℃下的粘度用同一溫度下測定的上述溶劑的粘度相除的值，定義為相對粘度。C是用g/100ml表示的聚合物的濃度。(b)未拉伸纖維的經時收縮率(％)將剛卷取後的未拉伸纖維製成用紗框式測長器測得周長為1.125m的20圈卷線軸線(輪狀的卷裝)，再將其在規定的溫溼度環境條件下，以無荷重的狀態放置規定的時間。
測定剛做成的卷線軸線及經過規定時間後(相當於卷取後經過的時間)的卷線軸線的長度，按下式計算未拉伸纖維的經時收縮率。測定卷線軸線長度時的荷重為22.5mg/dtex。
未拉伸纖維經時收縮率＝[(L1-L2)/L1]×100
式中，L1為初期的卷線軸線長(cm)，L2為經過規定放置時間後卷線軸線長(cm)。(c)斷裂強度、斷裂伸長率及韌度用通用的拉伸機，夾持長50cm的纖維，以50釐米/分的拉伸速度，畫5次樣品的伸長-荷重曲線，求5次平均的斷裂強度(cN/dtex)及斷裂伸長率(％)。用該值按下式計算韌度。
韌度＝斷裂強度×斷裂伸長率1/2(cN/dtex)％1/2(d)連續纖度變動的測定(記錄曲線)及纖度變動值(U％)如果用以下方法測定連續纖度變動記錄曲線的話，則同時測定U％。
測試儀イヴネス測試儀(ツェルベガ-ウ-スタ-公司制的ウスタ-測試儀4)測試條件·絲速 100米/分·捻數 10000轉/分·測試纖維長度 250m·刻度 根據纖維的纖度變動來設定如圖4A所示，周期性的纖度變動在記錄曲線上能清楚觀察到時，則周期性的纖度變動的間隔和變動的大小對平均纖度的比率可從記錄曲線上讀取。
如圖4B所示，周期性的纖度變動在記錄曲線上不能清楚觀察到時，可利用イヴネス測試儀附屬的纖度變動周期性檢測軟體，製得圖5A或圖5B那樣的周期性檢測圖即譜圖曲線(纖度變動的分散CV的周期性圖)，可判斷山狀突出信號，即有無周期性的纖度變動和其產生的間隔。(e)染級用以下基準，由熟練者判斷。5級最優級(合格)4級優級(合格)3級良好(勉強合格)2級差(不合格)1級非常差(不合格)[實施例1～4、比較例1及2]本例中，研究保存的環境溫度對未拉伸纖維經時收縮的影響。
將含0.4wt％的氧化鈦、特性粘度為0.91的PTT切片，用如圖6及圖7所示的紡絲機及拉伸機，製備56dtex/24長絲的PTT纖維。在該紡絲機中，紡絲模具可同時裝16個，因此，本例中可同時製得16根未拉伸纖維。在其後的拉伸中，可將同時製得的16根未拉伸纖維同時開始拉伸。
改變環境條件製備這16根未拉伸纖維並將它們拉伸。未拉伸纖維卷取後(形成6kg卷的卷裝後)放置24小時，開始拉伸，由6kg卷的未拉伸纖維一分為4，即製得4根1.5kg卷的拉伸纖維。這時，各卷之間有1小時的間隔。
未拉伸纖維在卷取、保存及拉伸中被維持在規定的環境條件下。作為環境條件，相對溼度保持在90％，使溫度在28～15℃(表1所示)之間變化，製備4次未拉伸纖維。
紡絲條件及拉伸條件如下所述。紡絲條件切片乾燥溫度及達到的含水率 130℃、25ppm擠出機溫度260℃旋轉頭溫度265℃紡絲模具孔徑 0.24mm聚合物擠出量 19g/分/END冷風條件 溫度22℃、相對溼度90％速度0.5m/sec整理劑條件10％水乳液整理劑附著率0.8wt％牽引速度 1500米/分
(牽引導輥線速度)卷取速度調節卷取速度使卷取張力為0.07cN/dtex整理劑濃度及附著量 10％的水乳液、0.8wt％未拉伸纖維含水率4.0wt％未拉伸纖維卷的重量 6kg/l線軸與上述對應的卷取時間5.3小時拉伸條件拉伸機供輥溫度 55℃同機的熱板溫度 130℃同機的拉伸輥溫度不加熱(室溫)拉伸比 設定得使製得的拉伸纖維的斷裂伸長率約為40％卷取速度800米/分每卷重量1.5kg與上述對應的卷取時間5.8小時在本例中，於表1中所示的各環境條件下，將每16根未拉伸纖維取樣6次(化纖條)，分別對化纖條進行1.5kg卷×4次的拉伸試驗。如表1中所示，評價了由於未拉伸纖維卷裝的形變程度不同及解松不良引起的斷絲根數，如表2中所示，評價了拉伸纖維的物性及質量。
由表1可清楚地知道，在環境溫度為本發明規定之外的比較例1、2中，未拉伸纖維卷取的卷裝形變大，其結果，常發生由解松不良引起的拉伸時的斷絲，另一方面，在環境溫度為本發明規定之內的實施例1～4中，未拉伸纖維卷取的卷裝形變小，其結果，由解松不良引起的斷絲現象少。
由表2可清楚地知道，環境條件為本發明規定之外的比較例1及2的拉伸纖維，纖度變動值(U％)及纖維周期性的變動大，染級為不合格的1～2級。但是，環境條件為本發明的規定之內的實施例1～4的纖維，U％值良好，纖度周期性的變動也小，染級為3～5級，是均勻性好的纖維。表1 注1 ◎非常好 ○良好 ×形變大 ××形變非常大注2 由解松不良引起的斷絲的根數16根未拉伸纖維卷裝中，在拉伸工序中，因解松不良引起的斷絲根數。注3 表中記號*表示在各段中，被拉伸的未拉伸纖維從卷取狀態開始，到被拉伸之間經過的最長時間(作為未拉伸纖維存在的時間)表2 表中記號*表示纖度周期性變動的檢測結果，(2)及(3)相當於權利要求書第1項中所表示的同序號的規定。[實施例5～7、比較例3及4]本例中研究環境的相對溼度對未拉伸纖維經時的收縮及拉伸纖維質量的影響。
使相對溼度發生如表3所示的變化，除此以外的方法及條件與實施例2一樣。
製得的未拉伸纖維卷裝的形變狀態及斷絲根數示於表3中，拉伸纖維的平均物性及均勻性等示於表4中。
由表4可清楚地知道，如果相對溼度不足75％的話，拉伸纖維的U％就不好，同時，染色的均勻性(染級)也不好。
另外，實施例5～7的拉伸纖維中，毛絨產生極少，但比較例3及4中製得的拉伸纖維常產生毛絨。表3 表中記號*表示在化纖條中，被拉伸的未拉伸纖維從卷取開始到被拉伸為止經過的最長時間(作為未拉伸纖維存在的時間)表4 表中記號*表示纖度周期性變動的檢測結果，(2)相當於權利要求書中第1項所示同序號的規定[實施例8～10、比較例5及6]本例中研究卷取張力對未拉伸纖維的經時收縮及拉伸纖維質量的影響。
使卷取張力如表5所示發生變化，除此以外的方法及條件與實施例2相同。
製得的未拉伸纖維卷裝的形變狀態及斷絲的根數示於表5中，拉伸纖維的平均物性及均勻性等示於表6中。
由表5及表6可知，如果卷取張力超過0.12cN/dtex的話，即使環境條件在本發明規定的範圍之內，未拉伸纖維卷裝的形變仍很顯著，其結果，拉伸狀況不好，且可觀察到拉伸纖維在低纖度側的周期性的纖度變動。
另外，將卷取張力不足0.04cN/dtex進行了試驗，未拉伸纖維不能卷繞，不可能實施。表5
表中記號*表示在各段中被拉伸的未拉伸纖維從卷取到拉伸為止經過的最長時間(未拉伸纖維存在的時間)表6
表中記號*表示纖度周期性變動的檢測結果，(2)相當於權利要求書中第1項所示的同序號的規定。[實施例11]用含0.05WT％的氧化鈦、特性粘度[η]為0.90的PTT聚合物，除此以外的製備條件同實施例2，進行PTT的紡絲、拉伸。其結果如下所示。紡絲、拉伸結果卷取24小時後未拉伸纖維卷裝的形狀；○(良好)由解松不良引起的斷絲根數(4段合計)；5次原絲物性及原絲的均勻性(5根拉伸絲的平均值)纖度 54.8dtex斷裂強度 4.0cN/dtex斷裂伸長率 40.2％韌度 25(cN/dtex)％1/2沸水收縮率 13.1％熱應力極值 0.30cN/dtexU％ 0.8％纖度周期性的變動(2) (相當於權利要求第1項中(2)的條件)染級 4產業上利用的可能性本發明的PTT纖維由於比以往的PTT纖維韌度高，纖度變動即U％小，且纖度的周期性變動也小，所以不僅可製得高強度的布帛，而且編織時，完全可製得染色均勻性高的布帛。
另外，本發明的PTT纖維的製備方法是二步法，即由紡絲—未拉伸纖維的卷取及其後的拉伸組成的製備法，由於能將因未拉伸纖維的經時收縮所引起的未拉伸纖維卷裝的形變及由其引起的拉伸狀況差和拉伸纖維的纖度變動控制到最小限度，所以可以高收率製得均勻性高的PTT纖維。
權利要求
1.一種均勻性高的聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維，它是由95摩爾％以上的對苯二甲酸亞丙基酯的重複單元和不足5摩爾％的其它酯的重複單元組成的、特性粘度為0.7～1.3的有捻或無捻的聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維，韌度為19(cN/dtex)％1/2。以上，在由イヴネス測試儀進行連續的纖度變動測定中，纖度變動值(U％)為1.5％以下，且顯示下述(1)、(2)、(3)中的任一種特性，(1)在イヴネス測試儀的記錄紙上存在所產生的間隔為10m以下的低纖度側周期性的變動，該變動的大小為平均纖度的2％以下，(2)雖然在イヴネス測試儀的記錄紙上不能判斷所產生的間隔為10m以下的低纖度側周期性的變動，但是，在纖度變動的周期性檢測圖上存在間隔為10m以下的周期性的變動，(3)在イヴネス測試儀的記錄紙上不能判斷所產生間隔為10m以下的低纖度側周期性的變動，而且，在纖度變動的周期性檢測圖上也不存在間隔為10m以下的周期性的變動。(這裡，韌度＝斷裂強度×斷裂伸長率1/2(cN/dtex)％1/2，イヴネス測試儀的纖維測定長度為250米)
2.權利要求1的均勻性高的聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維，其特徵在於，纖度變動值(U％)為1.2以下，且顯示前述的(2)或(3)記述的特性。
3.一種製備聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維的方法，所述纖維是由95摩爾％以上的對苯二甲酸亞丙基酯的重複單元和不足5摩爾％的其它酯的重複單元組成的、特性粘度為0.7～1.3的聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維，所述方法是在紡絲工序中以1900米/分以下的卷取速度將未拉伸纖維捲成卷裝，接著，在拉伸工序中，將該未拉伸纖維拉伸的兩步法，在使用所述兩步法製備所述聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維的過程中，將未拉伸纖維的卷取張力設為0.04～0.12cN/dtex，在未拉伸纖維的卷取、保管及拉伸的各工序中，將該未拉伸纖維保存在溫度10～25℃、相對溼度75～100％的環境中，且該未拉伸纖維的拉伸在卷取後的100小時以內完成。
全文摘要
本發明涉及提供一種韌度高、纖度均一且染色均勻性優異的聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維,該纖維作為衣料特別有用。本發明的聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維可由低速紡絲－拉伸二步法製備,在該製備工序中,通過將未拉伸纖維的卷取條件、保存它的環境條件及保存時間設定在特定的範圍之內,可抑制未拉伸纖維的經時收縮及由其引起的未拉伸纖維卷裝的形變,保持未拉伸纖維一定的解松張力,在良好的拉伸狀態下製備高質量的聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維。
文檔編號D01F6/62GK1343268SQ00804918
公開日2002年4月3日 申請日期2000年3月14日 優先權日1999年3月15日
發明者阿部孝雄, 東洋一郎, 松尾輝彥 申請人:旭化成株式會社