CN104099686A - 吸放湿性聚酯纤维丝卷 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有高吸湿性与优良纤维物性，并且纺丝性以及后加工通过性优良的吸放湿聚酯纤维丝卷。该丝卷的特性如下：聚酯与聚N-乙烯基内酰胺的比率为97:3～75:25,在纤维横断面上聚N-乙烯基内酰胺的平均分散径在500nm以下，吸放湿参数ΔMR为1.0%以上，纤维强度为2.0cN/dtex以上，强伸度积为15以上，纤度斑U%（n）为1.5%以下，色调L值为70以上，色调b值为10.0以下、丝量2～15kg、耳立0～10.0%、丝卷内外层之间弹性率差为20.0%以下、沸水收缩率差为1.5%以下。

Description

吸放湿性聚酯纤维丝卷

技术领域

本发明涉及一种具有吸放湿性的聚酯纤维丝卷。

背景技术

以聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯为代表的聚酯纤维，由于其具有优异的机械强度和耐热性能，因而被广泛地应用于制作服装衣料。然而这些聚酯纤维的吸放湿性非常低，应用在内衣、运动服装等直接接触肌肤或者靠近肌肤的领域时，会产生出汗引发的闷气感和粘着感，与吸放湿性优异的天然纤维相比，舒适性方面处于劣势。因此聚酯纤维在这些领域的应用受到了限定。　

专利文献1提出了通过后加工赋予聚酯纤维织物吸放湿性的技术方案。但是这种方法存在织物手感变硬、洗涤耐久性变差的问题。

因此，对聚酯纤维本身赋予吸放湿性是很有必要的。专利文献2～4公开了将具有吸放湿性的聚合物作为芯成分、普通聚酯作为鞘成分制成芯鞘型复合纤维的技术方案。这种方法虽然能改善纤维的吸放湿性，但是在染色等热水处理过程中，由于芯成分吸湿后体积膨胀使鞘部产生一定的伸展，从而使纤维表面产生破裂。这种现象不仅降低了产品的价值，而且带来了加工过程中的一系列问题。研究者试着通过将芯部设计成中空形状，从而吸收芯部聚合物的体积膨胀，抑制表层破裂的问题，但是该方法容易产生芯鞘界面剥离从而降低商品的价值。

因此，通过减少吸湿聚合物膨润引起的体积变化来抑制表层的破裂是很有必要的。专利文献5公开了将吸湿聚合物分散到聚酯中的技术。但是，由于该技术是以聚乙二醇和聚酯的共聚物作为吸湿性聚合物，为了得到更好的吸放湿性就必须提高该吸湿性聚合物的含有量。含有量的提高会直接导致纺丝过程不稳定，如产生引起频繁的断丝，得到的纤维会有比较明显的纤度斑等问题。

针对这个问题，专利文献6 公开了吸湿成分不进行共聚而是直接以单体形式分散到聚酯中去的技术。然而，这个是在聚酰胺中应用的特有技术，将其应用到聚酯中不能得到很好的再现性。另外，专利文献7里记载了将该技术应用到聚酯里，可是该文献中并没有记载纤维相关的制造方法，而且实施例里的记载只与薄膜相关。根据该文献的记载，进行了聚酯纤维的制造，得到的纤维颜色发黑，作业中发烟严重并伴有纤维色调变黄，断丝频发，作业性变差。另外，纤维纵向纤度斑变大，卷取过程中丝层发生破裂。丝卷保管过程中会产生膨润，引发延伸时退绕性不良、延伸作业性恶化、纤度斑增多等很多问题。

如上述专利文献记载的内容一样，人们进行着吸放湿性纤维的研究，可是在技术上并没有根本的突破。另外，基本上没有进行吸放湿纤维的丝卷方面的研究，现在也没有发现有相关情报公开。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】特开2002-69846号公报

【专利文献2】特开平5-209316号公报

【专利文献3】特开平6-136620公报

【专利文献4】特开平9-111579号公报

【专利文献5】特开2004-277911号公报

【专利文献6】特开昭55-4852号公报

【专利文献7】特开2002-155425号公报

发明内容

本发明的目的是，提供一种具有优良吸放湿性和强度、并且具有较少的纤度斑及优良的机械性能的聚酯纤维丝卷。

上述的课题通过如下技术方案得到解决：将3～25wt%的聚N-乙烯基内酰胺以纤维横断面上平均分散径为500nm以下的形态微分散于聚酯中形成吸放湿性聚酯纤维，纤维的吸放湿参数ΔMR为1.0%以上，纤维强度为2.0cN/dtex以上，强伸度积为15以上，纤度斑U%为1.5%以下，色调L值为70以上，色调b值为10.0以下；将吸放湿性聚酯纤维进行卷取后形成吸放湿性聚酯纤维丝卷，该丝卷满足以下（1）～（3）点， 

（1）丝卷重量为2～15kg ；

（2）丝卷耳立为0～10.0%；

（3）丝卷内外层之间的弹性率差为20.0%以下,沸水收缩率差为1.5%以下。

本发明所述的吸湿性聚酯纤维丝卷，其特色是通过赋予纤维充分的吸放湿性得到很好的穿着舒适性；另外，由于该纤维具有纤度斑小、色调L值高并且b值低等特点，因此具有良好的染色均匀性和优良的发色性；进一步地说，丝卷本身具有合适的卷取重量，耳立小，退绕性优良，在使用时不易发生丝卷变形，丝条内外层的物性差异极小，是一种很适合衣料用途的纤维丝卷。

本发明所涉及的吸放湿性聚酯纤维丝卷，是由聚酯和聚N-乙烯基内酰胺的合金化聚合物制得的纤维丝卷。这里的合金化是指，通过多种聚合物的混合，使混合后的聚合物具有新的特性的一种操作方法。本发明所涉及的聚合物合金纤维具有以聚酯为海成分、聚N-乙烯基内酰胺为岛成分的海岛型构造。

本发明涉及的聚酯可以是芳香族的聚酯也可以是脂肪族的聚酯。作为芳香族聚酯，所用的酸成分为对苯二甲酸和/或间苯二甲酸，二元醇成分为乙二醇、丙二醇、四亚甲基二醇等脂肪族二元醇中的至少一种。其中，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等。另外，芳香族聚酯的一部分也可以用共聚合成分进行置换，作为共聚合成分的可以是邻苯二甲酸、对苯二甲酸甲酯、间苯二甲酸甲酯、间苯二甲酸盐、琥珀酸、己二酸或癸二酸等。更进一步也可以将均苯三酸、偏苯三酸等共聚成分作为上述芳香族聚酯的支链成分进行共聚合。脂肪族聚酯是指乙醇酸、乳酸等形成的羟基羧酸均聚物或它们的共聚物。其中，优选聚乙醇酸和聚乳酸。

现有的技术中，将三氧化二锑作为催化剂被广泛地应用于聚酯的缩聚反应中。一般情况下，聚酯中的锑原子含量是大于100 ppm的，但本发明中所用的聚酯，优选锑原子含量为50ppm以下，这样的话，最终吸放湿性聚酯纤维中的锑原子含量也是50ppm以下。更优选锑原子含量为30ppm以下的聚酯。如上所述，我们知道聚酯与聚N-乙烯基内酰胺共混后，所得到的合金聚合物有黑色着色的问题。对此，本发明者们进行了广泛的检讨得出结论，即引起聚合物着色的原因是锑原子与聚N-乙烯基内酰胺反应生成了黑色的异物。通过使用锑原子的含量在50ppm以下的聚酯，可以抑制合金聚合物的着色反应，制得的纤维的色调L值能达到70以上。为了使聚酯纤维中的锑原子含量能降低到50ppm以下，我们可以使用锑系列以外的聚合催化剂（钛系列、锡系列、锗系列等）与锑系列并用达成。还可以用含有锑系列催化剂的聚酯和含有锑系列以外催化剂的聚合物共混方式来实现。

优选熔点为255℃以下的聚酯，更优选熔点为150℃以上240℃以下的聚酯。这是因为聚N-乙烯基内酰胺在高温下会热裂解产生黄变，使用熔点为255℃以下的聚酯的话，混炼温度及纺丝温度也可相应降低，从而可以抑制聚N-乙烯基内酰胺的热裂解，进而抑制纤维b值的恶化。另一方面，由于聚N-乙烯基内酰胺的玻璃化温度在170℃，混炼及纺丝温度必须设定在此温度之上，因此聚酯的熔点为150℃以上的话，聚酯的热裂解可以得到抑制。

本发明所述的聚N-乙烯基内酰胺是N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基- 2-哌啶酮、N-乙烯基己内酰胺等N-乙烯基内酰胺类的聚合物。本发明所用的聚N-乙烯基内酰胺，从具有较小的空间位阻容易吸附以及放出水分子方面考虑，优选使用N-乙烯基-2-吡咯烷酮的聚合物聚乙烯吡咯烷酮（PVP）。聚乙烯吡咯烷酮的重均分子量一般为0.5万以上250万以下，本发明优选重均分子量为1万以上100万以下的聚乙烯吡咯烷酮，更优选重均分子量3万以上50万以下的。选择聚乙烯吡咯烷酮重均分子量为1万以上的理由是其具有较高的热安定性，能够抑制在熔融纺丝时候的析出，更进一步，在后加工和作为产品使用时能抑制聚乙烯吡咯烷酮的溶出，从而得到吸放湿性优良的制品。另外，选择重均分子量为100万以下的理由是，可以抑制较高聚合物粘度引起的聚乙烯吡咯烷酮在聚酯中的凝聚及分散性变差，可以消除过高纺丝压力对纺丝装置带来的影响。

本发明中涉及的聚合物合金纤维具有以聚酯为海成分、聚N-乙烯基内酰胺为岛成分的海岛型构造。通过使用聚酯作为海成分，能够使该纤维保持聚酯纤维原有的高机械物性的特点。另外，通过使用聚N-乙烯基内酰胺作为岛成分，可以抑制耐水溶性差的聚N-乙烯基内酰胺在纤维表面的露出，抑制后加工和作为产品使用时聚乙烯吡咯烷酮的溶出，从而提高了吸放湿性能。

把聚酯和聚N-乙烯基内酰胺的总量计为100重量份时，各个成分的比率如下：聚酯为75重量份以上97重量份以下，聚N-乙烯基内酰胺为25重量份以下3重量份以上。优选聚酯重量为80重量份以上95重量份以下，聚N-乙烯基内酰胺重量为5重量份以上20重量份以下。

聚N-乙烯基内酰胺的含有量为3重量份以上时可以具有良好的吸放湿性，因而成为优选；另一方面，聚N-乙烯基内酰胺的含有量控制在25重量份以下的话，纤维制造时吐出胀大引起的纤维纵向的纤度斑可以得到抑制。

本发明中的纤维，其横断面上岛成分聚N-乙烯基内酰胺的平均分散径为500nm以下，优选10nm以上300nm以下，更优选20nm以上150nm以下。控制岛成分的平均分散径为500nm以下，可以大幅度地提高海岛界面的比表面积，从而抑制由于岛成分吸湿膨胀引起的海成分的表层破裂，并且能够在得到优异吸放湿性的同时具有较快吸放湿速度和对环境变化反应灵敏的特点。更进一步地说，对于岛成分而言，减少了岛成分在纤维表层的露出，能够解决在后加工和作为产品使用时由于岛成分的溶出导致的吸放湿低下的问题。另外，如果岛成分的平均分散径增大的话，在纺丝时通过喷丝板吐出后，由于聚合物间的界面张力存在，岛成分趋向于球状变化的力变大，从而导致在吐出孔下面发生大于吐出孔径数倍的膨胀现象，这种现象称之为挤出胀大。因此，在纺丝的丝条细化过程中将很容易发生粗细不均，引起纤维纵向出现纤度斑等质量方面的问题，甚至由于较大程度的粗细不均，导致断丝频发。岛成分的平均分散径控制在10nm以上，可以降低混炼时对聚合物施加的剪切力，从而可以避免因剪切力过大发生分子链断裂导致的纤维物性、色调等变差的问题。

本发明所涉及的吸放湿性聚酯纤维的吸放湿性参数ΔMR为1.0%以上。所谓ΔMR是指在进行轻中度作业或者轻中度运动时，衣服内的温湿度为30℃×90%RH时的吸湿率与外界温湿度为20℃×65%RH的吸湿率的差值。在穿着衣服时通过将衣服内的湿气向外界放出的机理，得到衣服穿着时的舒适性。本发明是利用ΔMR这一吸放湿性参数来衡量吸放湿性能的，ΔMR越大相应的穿着时的舒适度越好。当ΔMR为1.0%以上时，纤维的吸放湿能力以及舒适性趋于良好的状态。其中优选ΔMR为1.5%以上，更优选ΔMR2.0%以上5.0%以下。另一方面，为了获得更高的ΔMR，聚N-乙烯基内酰胺的添加量也会相应地增多。因此，控制ΔMR5.0%以下，能够得到较好的纺丝作业性，减少对工程通过性的影响。

本发明所涉及的吸放湿性聚酯纤维，其强度为2.0cN/dtex以上，强伸度积为15以上。优选强度为2.5cN/dtex以上4.5cN/dtex以下，强伸度积为17以上27以下。保持强度在2.0cN/dtex以上，可以使织物具有较高的强力，能够实现织物轻薄化、高密度化和轻量化。为了避免过高的延伸倍率引起延伸过程中毛羽的发生，本发明中控制纤维的強度为4.5cN/dtex以下。另外一般情况下，为了得到较高的纤维强度会在制造时提高延伸的倍率，但是这样的话，纤维强度虽然有了提高，但纤维的伸长率会变低，在后加工过程易产生毛羽，纺织等工程的通过性会相应地变差。因此，为了得到优异的伸长率以及较高的强度，控制纤维的强伸度积为15以上，优选17以上，更优选20以上。另外，仅通过改变纺丝条件来提高纤维的强伸度积的话具有局限性，为了得到高的强伸度积，需要使用高分子量的聚酯作为原料，优选能使强伸度积达到27以上的高分子量的普通聚酯作为原料。

本发明所涉的纤维，其纵向的纤度斑U%（ｎ）在1.5%以下，优选1.0%以下，更优选0.8%以下。控制纤度斑在1.5%以下可以抑制染色后染色斑的产生。众所周知，在染色过程中纤度大的部分由于其分子取向小，从而能够吸进更多的染料。因此存在纤度斑的话，会引起染色斑，降低商品价值。

　  本发明所涉及的纤维，其色调L值为70以上。色调L值是表征纤维亮度的一个参数，控制纤维的L值在70以上，在染色时能够体现出良好的发色性。因此，优选L值为80以上，更优选85以上。

　  色调b值为10.0以下。色调b值是表征纤维色度的参数，b值增大，相应的纤维色调变黄。控制纤维b值在10.0以下的话，纤维黄变小，从外观看色调优异，适合衣料用途使用。因此，优选b值为8.0以下，更优选b值为5.0以下。

本发明中丝卷的丝卷重量为2～15kg。因为卷重量跟提高生产性、降低成本息息相关。如果卷丝重在15kg以下的话，纤维制造时的纸管和金属管的交换可以变少，另外，后加工过程不需要频繁的进行丝卷交换。另一方面，保持丝卷的卷量在2kg以上是为了方便更多的使用者在小型设备上能够进行操作。

　  丝卷的耳立控制在0～10.0%。这里的耳立是指，吸放湿性聚酯纤维在进行丝卷卷取时，随着卷量的增加，丝卷的两端发生膨大的现象，通常称为耳立。这种耳立发生在丝条卷成的丝卷的两端，耳立越大会引起丝卷变形甚至破裂，导致不能顺利卷取。即使丝卷形状不破裂，在后面的丝卷包装、货物装卸以及货物运输时产生的震动也会导致丝卷损坏而不可使用。在整经、织造过程中，丝卷也会发生退绕性不良，导致卷层损坏、丝条变杂乱，从而引发断丝。将丝卷的耳立控制在0～10.0%左右的话，能够有效的解决卷取过程中丝卷的破裂，另外在包装、运输等过程中不会发生损坏，后加工过程也能顺利进行。

　  本发明所述的丝卷内外层之间，弹性率差为20.0%以下、沸水收缩率差为1.5%以下。丝卷的内层和外层之间如果存在纤维构造轻微调整的差异的话，在染色时会发生内层纤维浓染化、丝卷端面呈现筋状（淡染产生的筋状）的现象。控制丝卷内外层之间的弹性率差为20.0%以下、沸水收缩率差为1.5%以下的话，能够很好的抑制染色斑的产生。

但是，聚酯和聚N-乙烯基内酰胺组成的合金聚合物在熔融纺丝时，聚酯部分的配向会被大幅度的抑制，所得到的纤维与聚酯单成分纤维相比，呈现明显的低强度高伸度的趋势。例如，纺丝速度1000m/分下得到未延伸丝，聚酯单成分纤维约为250%，而合金聚酯形成的纤维伸度为500%。因此，为了得到具有使用意义的强度，我们就必须利用比普通聚酯单成分纤维更高的延伸倍率进行延伸。正因为这样，在纤维内部构造中存在容易变形的部分，这种变形在卷取过程中缓和之后会引起丝卷耳立和菊卷的发生。另外，也会发生丝卷绕紧现象导致丝卷不能从卷取机里取下。这种变形在卷取之后发生缓和，也会导致丝卷内外层之间产生物性差。

本发明中，通过控制纺丝及延伸时对纤维施加的张力来抑制纤维内部构造中发生的形变，从而改善丝卷形状及内外层物性差异。下面进行详细说明。

丝卷的菊卷控制在0～8.0%。这里所述的菊卷是指吸放湿性聚酯纤维丝卷卷取时，随着卷重的增加丝卷的卷层两端发生膨胀的现象。这种菊卷发生在丝卷的两端面，菊卷越多会引起丝卷变形甚至破裂，导致不能顺利卷取。另外，即使丝卷形状不破裂，在后面的丝卷包装、货物装卸及货物运输时产生的震动也会导致丝卷损坏不可使用。在整经、织造中，丝卷也会发生退绕性不良，导致卷层损坏，丝条变杂乱，从而诱发断丝。将丝卷的菊卷控制在0～8.0%左右，能够有效的解决卷取过程中丝卷的破裂，另外在包装、运输等过程中不会发生损坏，后加工过程也能顺利进行。

本发明所述的吸放湿性聚酯纤维的丝卷能够用于加工形成机织物、编织物、无纺布、起毛织物等立毛体或填充棉等纤维构造物。该纤维构造体物可以应用于衣料、产业资材、装饰材料等等，其中特别适合用于制作内衣、中衣、运动衣料等直接与皮肤或靠近皮肤的面料。

下面对本发明所述的吸放湿性聚酯纤维丝卷的制造方法进行说明。

 将熔点255℃以下，锑原子含量为50ppm以下的聚酯和聚N-乙烯基内酰胺以97:3～75:25的重量比进行混炼，混炼温度为180℃以上、270℃以下，控制纤维断面上聚N-乙烯基内酰胺的平均分散径为500nm以下。通过冷却之后制成聚合物粒子，将其送入纺丝装置。这时使用的混炼装置优选轴径Φ40mm以上、长径比L/D35以上的二轴挤出机。送入纺丝机的聚合物通过熔融、计量后通过喷丝板上方设置的金属不织布过滤网后从喷丝板吐出。丝条冷却、上油后，在速度为300m/分以上进行引取之后连续地进入延伸工程。通过延伸温度为30℃以上、140℃以上的一段或两段延伸后进行卷取。

下面对各个制造工艺的详细步骤进行说明。

关于原料，前如所述，在聚酯和聚N-乙烯基内酰胺的组合物中，聚酯和聚N-乙烯基内酰胺的总量以100重量份计，聚酯为75～97重量份、聚N-乙烯基内酰胺为25～3重量份分别进行计量，然后共混。将易吸湿的聚酯和聚N-乙烯基内酰胺预先在80～150℃、真空或氮气条件下进行干燥，干燥后的聚合物保存在防吸湿容器中。在进行混炼前，聚合物的水分率优选0.05wt%以下，更优选0.02wt%以下，最优选0.008wt%以下。

本发明中所述的混炼过程中使用的装置为轴径Φ40mm以上、长径比L/D35以上的二轴挤出机。根据前文所述的理由，本发明的吸放湿性聚酯纤维的纤维横断面上，岛成分的平均分散径需控制在500nm以下。能够达成这一目标，使用其他的二轴挤出机也可以，甚至使用一轴挤出机也可以。另一方面，通过使用混炼辊和班伯里密炼机无法使纤维横断面的岛成分平均分散径达到500nm以下。另外，混炼之后，可以先制成聚合物粒子，也可以直接投入连续纺丝装置。

一般而言，以聚酯熔点Tm为基准设定混炼温度在Tm+10℃～Tm+50℃的范围内。由于本发明中使用的聚N-乙烯基内酰胺在高温下容易发生劣化、变黄、发烟等现象，所以优选混炼温度为Tm+5℃以上Tm+25℃以下。混炼时的剪切速度优选为300（1 /sec）以上9800（1/sec）以下，因此二轴混炼机（同方向2轴、轴径40mm以上、L/D35以上）的轴回转速度优选100rpm以上。将混炼温度以及剪切速度控制在此范围内，能够得到均匀性较高的合金相构造，并且岛成分的尺寸可以控制得很小。另外，由于聚N-乙烯基内酰胺是非晶型并且玻璃化温度较低的粉末状物，因此需要在其投入部进行冷却。通过在投入部进行冷却能够防止因粉体在投入部熔着产生粉体不稳定供给的问题。

在纺丝过程中，跟设定混炼温度一样，为了维持合金的相构造并防止纤维的着色，要尽量降低纺丝温度。纺丝温度优选为Tm+15℃以上Tm+25℃以下。此外，为了抑制纺丝组件内岛成分发生凝聚、控制岛成分的平均分散径，本发明优选在纺丝组件内配置高目数的滤层（#100～#200）或滤过直径比较小的无纺布滤网（滤过直径5～30μｍ）。

吐出的长丝既可以是单丝也可以是复丝。喷丝板吐出孔的形状，可以使用一些已知的技术或基于纤维用途对应的形状，例如普通的圆形断面、Y型断面、三角型断面、四角型断面、扁平断面或它们的中空断面等。其中，优选除圆形断面以外的异型断面，这样的话，纤维的比表面积增大相应的纤维的吸放湿速度也会增快。通过控制异型度为1.5以上5.0以下，使纤维具有良好吸湿速度的同时也能达到良好的纺丝作业性。

利用单向流型侧吹风、从丝条内侧向外侧、或从外侧向内侧吹的环状侧吹风，在喷丝板下方进行冷却。优选从丝条内侧向外侧冷却的环状侧吹风，因为这样的话能够进行比较均匀的冷却。这时希望冷却风能够垂直于丝条行走方向进行吹入冷却。冷却风的风速优选0.2m/秒以上1m/秒以下，更优选0.3m/秒以上0.8m/秒以下。此外，为了能够均匀地进行冷却，优选比较低的冷却风温度，从冷却使用成本方面考虑，设定冷却风温度为15℃以上25℃以下比较现实。

纺出的长丝需用已纺丝油剂进行上油，覆盖其表面。关于油剂的附着量，设定为相对于纤维总量纯油剂附着量为0.3wt%以上3wt%以下。作为纺丝油剂，可以使用衣料用聚酯纤维中被广泛使用的含水油剂，也可以是非含水油剂。但是正如后面提及的，本发明的吸放湿性聚酯纤维的丝卷中根据不同的制造方法选取不同的油剂来使用。

对于本发明中所述纤维的引取工艺是，在纺丝速度300m/分以上进行引取，可以是先进行卷取，也可以是直接进行连续延伸。通过在300m/分以上进行引取可以提高纤维的生产性。优选纺丝速度500m/分以上、1000m/分。在纺丝速度1000m/分以下进行纺丝，可以控制纺丝张力在0.6g/dtex以下，从而有效地抑制纤维内部构造形变的发生。

在引取后先进行卷取的时候，前文提及的纺丝油剂并不是衣料用聚酯纤维生产中使用的一般油剂，而是一种不含水油剂。普通衣料用的聚酯纤维的制造过程中所使用的油剂一般而言是将油剂成分跟水混合乳化后的混合物。而此处的不含水油剂是指通过有机溶剂将纯油剂吸湿之后的混合溶液。优选不含水油剂中的水分含量仅为5wt%以下，更优选水分含量仅为3wt%以下。本发明的研究者们通过大量的研究得出以下结论，将不含水油剂附着于未充分形成纤维构造的未延伸丝上，能够有效地抑制卷取过程中由于吸湿膨胀导致的表层破裂以及未延伸丝卷吸湿膨胀之后的退绕性不良，减少发生纤维纵向上的纤度斑。

另一方面，引取之后直接连续延伸的时候，对于纺丝油剂的使用，可以是一般衣料聚酯纤维生产中广泛应有的含水油剂。本发明的研究者们大量研究后得出的结论是，引取之后直接连续延伸可以形成充分的纤维构造，能抑制卷取之后纤维吸湿膨胀。即使使用含水油剂也能够抑制纤维吸湿膨胀之后的退绕性不良，减少发生纤维纵向上的纤度斑。

但是，本发明中的吸放湿性聚酯纤维在未延伸丝状态放置之后很容易吸湿膨润，如果在延伸之前各未延伸丝丝卷的放置时间有差异的话，各丝卷之间的强伸度特性和热收缩特性就会有差异，也会发生延伸时的退绕性不良。因此，最好采用直接纺丝延伸法通过一步工序将纺丝和延伸都完成。

延伸工序优选为两段以上延伸。在进行两段延伸时，第一段延伸的延伸倍率优选为总延伸倍率的60～90%。这样在第一段延伸时可以通过较低的延伸倍率降低延伸时的张力，从而抑制纤维内部构造的形变。并且还能够提高纤维的强度。各段的延伸倍率相乘得到总延伸倍率，在此总延伸倍率下能够实现：延伸丝的伸度在25～100%、断丝少、丝卷形状好、纤维的弹性率和沸水收缩率趋于安定。更优选伸度在30～60%，最优选伸度为35～50%。为了得到这样物性的纤维，优选总延伸倍率为2.5～5倍。在这个范围之内慢慢增加延伸倍率，能够得到物性均匀的纤维，并且能抑制纤维内部构造的形变，在卷成丝卷能减少耳立和菊卷的发生，同时可以缩小内外层之间弹性率以及沸水收缩率的差异。

这时最为重要的是将各个延伸阶段的延伸张力控制在1.5g/dtex以下。正如上面记载的，通过慢慢地延伸，延伸张力不会急速上升，也不会助长被抑制住的纤维内部构造的形变；通过将伸长率控制在25%以上，可以避免延伸时毛羽的产生，提高延伸的作业性；另一方面，优选控制伸长率在100%以下，可以使纤维具有较高的强度；通过均匀地延伸，可以得到具有均匀物性的纤维，抑制纤维内部构造的形变，减轻丝卷卷取时的耳立和菊卷，而且能够缩小丝卷内外层之间的弹性率以及沸水收缩率的差异。

对于延伸温度的选取，优选未延伸丝的玻璃化温度附近的30℃以上140℃以下范围。在30℃以上可以进行均匀的延伸，在140℃以下可以防止纤维在延伸罗拉上熔着和纤维自发伸长带来的作业性变差。

另外，在延伸之后，优选在未延伸丝结晶速度最快的温度下对纤维进行热定型，优选温度为100℃以上220以下，更优选120℃以上200℃以下。通过对纤维进行热定型可以促进纤维结晶，提高纤维强度，减轻丝卷卷取时的耳立和菊卷，而且能够缩小丝卷内外层之间的弹性率以及沸水收缩率的差异。

热定型后的纤维通过卷取机进行卷取，卷取张力控制在0.02g/dtex～0.08g/dtex范围内。因此优选在热定型罗拉以卷取机之间给予4.5%的松弛率。但是，如果从高温的热定型罗拉出来后的丝的张力过低的话，会导致纤维卷到热定型罗拉上容易引起断丝现象，因此需要在热定型罗拉与卷取之间设置多个罗拉，渐渐地将张力降下来。为了达到这个目的，优选分别在各罗拉间给予一定的松弛率。（参照图1）。

优选热定型罗拉（第4加热罗拉）和第5罗拉间的张力为0.4g/dtex以下，因此优选在这两个罗拉之间给予2%以上的松弛率。此外，优选第5罗拉间和第6罗拉间的张力为0.2g/dtex以下，因此优选在这两个罗拉之间要给予1%以上的松弛率。优选第6罗拉和卷取机之间的张力为0.08g/dtex以下，因此优选在它们之间给予1.5%以上的松弛率。通过设置多个罗拉，渐渐将张力下降，减轻丝卷卷取时的耳立和菊卷，并且能够缩小丝卷内外层之间的弹性率及沸水收缩率的差异，抑制纤维的吸湿膨胀，减少断丝情况的产生。

此外，在热定型后给与纤维一定的松弛率，可以减少由于纤维自身收缩导致的纸管上丝绕紧和物性斑的问题。

通过上述的延伸条件，能够很好地形成纤维构造，有效地抑制卷取及保管时的吸湿膨胀。另外，还具有较高的工艺稳定性，并且能够得到强度高、纤维纵向纤度比较小的延伸丝。

附图说明

图1：本发明实施例1中涉及的相关纺丝连续延伸装置模式的概要图。

图2：丝卷耳立以及菊卷的测定方法的说明图。

图3：本发明比较例5中涉及的相关纺丝连续延伸装置模式的概要图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行具体说明。实施例中的测试方法如下所述。

（1）聚N-乙烯基内酰胺的重均分子量

　   将样品溶解于二甲基酰胺中，通过凝胶渗透色谱仪（GPC）（Waters产Waters2690）来测定。此处的标准品使用光散射法测定过的聚N-乙烯基内酰胺。

（2）聚酯熔点

　  使用差示扫描量热仪（Perkin Elmer公司产DSC-7），样品重量为20mg，升温速度为10℃/分得到一个溶解吸湿曲线，这个曲线的峰值就是熔点。

（3）Ｕ%（ｎ）（纤维纵向的纤度斑）

使用纤度斑测定装置Zellweger产（UT-4）。测定条件如下，喂丝速度200m/分，捻子的转速12000rpm，测定样品长度200m，测定Ｕ%（ｎ）。

（4）纤维的强度、断裂伸长率、弹性率和强伸度积

　  将样品在拉伸试验机（ORIENTEC产（Tensilon）UCT－100）上以JIS-L1013（1999）8.5.1标准实验中的定速伸长条件进行测定。样品长度为20cm、拉伸速度为20cm/分，试验次数为10次。另外，断裂伸长率是由S-S曲线中最大强力时纤维的伸长来求得。弹性率由在记录纸速度为100cm/分，应力范围为500g时记录的拉伸初期曲线的斜率求得。强伸度积可以通过下面的公式求得，

强伸度积＝强度（cN/dtex）×（断裂伸长率（%）^0.5）。

（5）吸放湿性聚酯纤维岛成分的分散径

　  将纤维垂直于纤维轴方向进行切断，得到纤维的横断面，用钌对其进行染色后使用透过型电子显微镜（TEM、10万倍）观察并拍摄岛的混合状态。连续的成分（白色部分）为海成分、近似圆形的为分散的岛成分（灰色部）。构成岛成分的聚（N-乙烯基内酰胺）的分散径以直径来换算（假定岛成分是圆形，通过岛的面积算出其直径），取20个岛的平均值作为平均分散径。

（6）吸放湿性参数ΔMR

吸放湿性参数的测定方法是：取1～3g的原丝或者织物，称取其绝干时的重量（绝干时重量），以及在恒温恒湿机（タバイ产PR－2G）中20℃×65%RH或30℃×90%RH的环境中放置24小时后的重量（吸湿后重量），通过下面的公式求出重量的变化。

吸放湿率（%）＝（（吸湿后重量－绝干时重量）/绝干时重量）×100%

上面所测定的20℃×65%RH和30℃×90%RH条件下的吸湿率分别为MR₁和MR₂，吸放湿率差ΔMR（%）＝MR₂－MR₁。

（7）闷热感

　  在恒温恒湿20℃×65%RH的房间里，让5名实验者穿着各种形态的样品，然后评价。评价标准分为3种（感到闷热：×、不怎么感觉闷热：○、一点闷热感都没有：◎）。

（8）纤维的色调（L值、b值）

　  以0.2g/dtex的张力将纤维卷在金属板上面，在SM彩色电脑（スガ测试仪器产SM-3）上测定2次，取平均值。

（9）聚酯和纤维中锑原子含量

　  使用波长色散型X射线荧光光谱仪（理学产ZSX）进行测量，利用衍射角的峰值位置确定元素，X射线衍射的强度进行定量。利用附带的半定量分析软件进行分析。

（10）沸水收缩率

　  将丝卷在温度为20℃、相对湿度为65%的条件中保管24小时后，在该环境中用检尺机进行取样，长度记为L₀，接着将样品在沸水中无荷重状态处理15分钟取出，将样品风干一昼夜，测定其长度记为L₁，再通过下面的公式计算出沸水收缩率，

沸水收缩率（%）＝（（L₀－L₁）/L₀））×100%

L₀、L₁：初荷重为0.09g/dtex下测定。

（11）纤维物性的内外层差异

将丝卷保存1个月后，通过下面的公式求得丝卷表层部分（从丝卷表面退绕掉0.1kg后的部分）和丝卷最内层部分（丝卷卷重剩余0.1kg后的部分）之间的物性差；

弹性率的内外层差（%）＝（（表层部的弹性率－最内层部的弹性率）/最内层部分的弹性率）×100%

沸水收缩率的内外层差（%）＝表层部的沸水收缩率(％)-最内层部的沸水收缩率(％)。

（12）工程张力

利用金井工机（株）产三点式张力计（CHECK MASTER）进行工程张力的测定。通过最终得到的纤维纤度以及延伸倍率来计算各个阶段的张力，如下式，

张力（g/dtex）＝张力计的表示值（g）/纤度（dtex）。

（13）耳立和菊卷的测定方法

　  在各个实施例和比较例中，纤维卷取时，宽度为134mm的纸管上，丝的覆盖宽度为114mm得到丝卷。另外，卷重为8kg时丝卷的直径约为340mm。将得到的丝卷，在25℃60％RH的环境中保管168小时（7天）后测定丝卷的形状。如图2所示，测定丝卷的最大直径（Dmax）、最小直径（Dmin）、最大宽度（Wmax）和最小宽度（Wmin）。通过下面的公式计算耳立和菊卷，

耳立（％）＝（（Dmax－Dmin）/Dmin）×100%

菊卷（％）＝（（Wmax－Wmin）/Wmin）×100%。

（14）高速退绕性

将丝卷水平放置，在丝卷轴的延长线上距离丝卷重心45cm处，设置一个内径为3mm的陶瓷导丝器，以速度1000m/min的速度退绕30分钟。评价退绕过程中的张力变动以及退绕的稳定性（凌落等状况）。评价标准有3种（发生断丝、凌落等：×、良好：○、非常好：◎）。

（15）染色均匀性

将前记第（11）项中所述的丝卷表层部（样品Ａ）和丝卷最内层部（样品Ｂ）制成筒编物，设定染色条件如下：染料：Tetra seal navy blueSGL0.275%owf、助剂：TetoroshinPE-C 5.0%owf、分散剂：日化san salt#1200  1.0%owf、浴比为1:100。分别在50℃下染色15分钟，在90℃下染色20分钟。评价染色后样品的染色斑以及样品A、B之间的色差。评价标准分为3种（缺乏均匀性（有明显的色差）：×、比较优异：○、非常优异：◎）。

制造例１（共聚合PET（钛催化剂）的制造）

　  将乙二醇784g、对苯二甲酸993g、间苯二甲酸331g进行酯化反应，接着进行缩聚反应。首先将全部的对苯二甲酸和间苯二甲酸、乙二醇533g、醋酸钙1.2g、钛酸四丁酯0.88g加入带有精馏塔的反应器内，从130℃升温至235℃反应3小时、完成酯交换反应后，添加0.57g的甲基偏苯三酸。接着移至缩聚反应釜，在真空下将温度从240℃升至285℃后缩聚反应4小时。

制造例2（共聚合PET（锑催化剂）的制造）

　  用三氧化二锑（0.45g）取代钛酸四丁酯作为反应的催化剂，其他同制造例1。

制造例3（聚对苯二甲酸丙二醇酯（钛催化剂）的制造）

　  将丙二醇935g、对苯二甲酸1209g进行酯化反应，接着进行缩聚反应。首先将全部的对苯二甲酸、丙二醇653g、钛酸四丁酯0.88g加入带有精馏塔的反应器内，从130℃升温至235℃反应3小时，完成酯交换反应后，接着移至缩聚反应釜，在真空下温度将从220℃升至250℃后缩聚反应4小时。

制造例4（PET（钛催化剂）的制造）

　  将乙二醇784g、对苯二甲酸1324g进行酯化反应，接着进行缩聚反应。首先将全部的对苯二甲酸、乙二醇533g、钛酸四丁酯0.88g加入带有精馏塔的反应器内，温度250℃、真空为400mmHg的条件下开始进行酯化反应，慢慢升温的同时，连续地添加残余的乙二醇。接着移至缩聚反应釜，在真空条件及温度285℃下进行聚合反应。

实施例1

　  将制造例１得到的共聚合PET与市售的聚乙烯吡咯烷酮K30（巴斯夫产，重均分子量5万），以90:10的比率进行手混后，在二轴混炼机（同方向2轴、轴径70mm、L/D50）上进行混炼。另外，将共聚合PET在100℃、真空下干燥5小时，控制含水率为80ppm。设定二轴混炼机的混炼温度为240℃、混炼时轴的转速为150rpm，从机头吐出后进行水冷、切粒。将该切片粒子通过料斗喂入一轴挤出机（温度255℃）、通过齿轮泵进行计量、吐出后导入至内置纺丝组件（260℃）内、再经纺丝喷丝板进行纺出。此外，在纺丝组件的喷丝板上面设置有#120的滤层以及10μｍ的金属无纺布滤网（无纺布厚度为0.6mm）。纺出后，丝条通过温度为20℃、速度为0.4m/秒的冷却风（单向流型）进行冷却固化、再通过给油装置进行上油。所用的油剂是聚醚类油剂15%和水85%混合后的含水油剂，附着量相对于丝为7%（纯油分是1.0%）。

　  接着在第1罗拉速度（纺丝速度）为800m/分下进行引取后，第2加热罗拉温度为90℃、速度为800m/分下引取，第3加热罗拉温度为100℃、速度为2792m/分下进行延伸（第一段延伸倍率为3.49倍）。接着以第4加热罗拉温度为150℃、速度为3350m/分下进行第二段延伸（第二段延伸倍率：1.2倍、总延伸倍率：4.19倍）。第5罗拉、第6罗拉分别以3216m/分、3168m/分的角速度将丝条进行冷却。最后以3117m/分的速度进行卷取，得到复丝丝卷。聚合物合金纤维形成的复丝的品种为，纤度56dtex、单丝数24根。将该纤维的横断面进行TEM观察，得到分散均匀的海岛构造，岛成分的平均分散径以直径换算为100nm。所得到的纤维具有良好的纤维物性和色调，并有良好的染色均匀性和高速退绕性。

实施例2

　  共聚合PET和聚乙烯吡咯烷酮的比率为97:3，其他条件同实施例1，得到复丝丝卷。得到的纤维横截面上岛成分的平均分散径以直径换算为90nm。该纤维吸放湿性稍稍变差，但是物性及色调良好，并且具有良好的染色均匀性和高速退绕性。

实施例3

　  共聚合PET和聚乙烯吡咯烷酮的比率为75:25，其他条件同实施例1，得到复丝丝卷。得到的纤维横截面岛上成分的平均分散径以直径换算为120nm。该纤维吸放湿性优异，物性以及色调也符合实际使用要求，但是在纤维纵向上的纤度斑稍大。另外纤维的染色均匀性和高速退绕性优良。

实施例4

　  二轴混炼机选用轴径为50mm、L/D40，其他条件同实施例1，得到复丝丝卷。得到的纤维横截面上岛成分的平均分散径以直径换算为400nm，稍稍偏大。物性以及色调也符合实际使用要求，但是在纤维纵向上的纤度斑稍大。另外纤维的染色均匀性和高速退绕性优良。

实施例5

　  将实施例1里所用的共聚合PET变更为制造例3中的聚对苯二甲酸丙二醇酯。其他条件同实施例1，得到复丝丝卷。所得到的纤维横截面上岛成分的平均分散径以直径换算为110nm。该纤维具有良好的纤维物性和色调，并有良好的染色均匀性和高速退绕性。

实施例6

　将制造例1和制造例2中的共聚合PET作为原料，与市售的聚乙烯吡咯烷酮K30（巴斯夫产，重均分子量5万），以45:45:10比率进行混合，其他条件同实施例1，得到复丝丝卷。所得到的纤维发灰，表面看上去有点逊色，但是还能符合实际使用要求。另外纤维的染色均匀性和高速退绕性优良。

实施例7

　  将丝卷的卷重从8kg变为15kg，其他条件同实施例1，得到复丝丝卷。所得到丝卷的耳立为5.8%、菊卷为5.3%。此外，丝卷的内外层弹性率差为11.4%、沸水收缩率差为0.8%，卷状以及纤维品质良好。

实施例8

　  热定型用第4加热罗拉和第5罗拉间的松弛率为2.2%，第5罗拉与第6罗拉间的松弛率为1.2%，第6罗拉与卷取机之间的松弛率为1.6%，其他条件同实施例1，得到丝卷的耳立为9.1%、菊卷为7.3%。此外，丝卷的内外层弹性率差为18.0%、沸水收缩率差为1.3%，由于受纺丝张力增大的影响，卷状以及纤维品质比实施例1里的纤维稍差，但还属于合格范围。

实施例9

　  热定型用第4和第5热辊间的松弛率为2.5%，第5罗拉与第6罗拉间的松弛率为1.5%，第6罗拉与卷取机之间的松弛率为2.0%，其他条件同实施例1，得到丝卷的耳立为3.6%、菊卷为3.1%。此外，丝卷的内外层弹性率差为16.3%、沸水收缩率差为0.3%。由于张力偏低，丝在罗拉上面抖动变大，导致断丝增加。但是丝卷形状以及纤维质量没有问题。

实施例10

　  以实施例1的条件为基准，将总延伸倍率变更为2.6倍，这时第一段延伸倍率为总延伸倍率的62%，第二段延伸倍率设定为余下的38%，从而得到所述的丝卷。所得到的纤维强度为2.0cN/dtex，丝卷的耳立为6.7%、菊卷为5.3%。此外，丝卷的内外层弹性率差为5.8%、沸水收缩率差为0.5%，纤维的染色均匀性和高速退绕性优良。

实施例11

　  以实施例1的条件为基准，将总延伸倍率变更为4.85倍，这时第一段延伸倍率为总延伸倍率的87%，第二段延伸倍率设定为余下的13%，从而得到所述的丝卷。所得到的纤维强度为4.5cN/dtex，丝卷的耳立为9.5%、菊卷为7.6%。此外，丝卷的内外层弹性率差为18.0%、沸水收缩率差为1.4%，纤维的染色均匀性和高速退绕性优良。

实施例12

　  以实施例1的条件为基准，改变聚乙烯吡咯烷酮的品种为K17（巴斯夫产，重均分子量为0.9万）得到所述的复丝丝卷。在混炼造粒时，由于聚乙烯吡咯烷酮在水中溶出，跟实施例1得到的纤维相比，虽然吸放湿性能有一点变差，但是有比较好的穿着舒适性。此外，纤维的染色均匀性和高速退绕性优良。

实施例13

　  以实施例1的条件为基准，改变聚乙烯吡咯烷酮的品种为K80（巴斯夫产，重均分子量为85万）得到所述的复丝丝卷。由于聚乙烯吡咯烷酮的分子量大，所得到的纤维横断面上岛成分的平均分散径大，纤维纵向的纤度斑也有一点变大。但是，纤维染色均匀性没有问题，高速退绕性优良。

实施例14

　  以实施例1的条件为基准，改变聚乙烯吡咯烷酮的品种为K85（巴斯夫产，重均分子量为110万）得到所述的复丝丝卷。由于聚乙烯吡咯烷酮的分子量大，所得到纤维横断面岛成分的平均分散径有一点变大，纤维纵向的纤度斑也有一点变大，对于纤维的染色均匀性没有太大影响，高速退绕性优良。

比较例1

　  以实施例1的条件为基准，不添加聚乙烯吡咯烷酮，在总倍率2.67倍时进行延伸得到复丝丝卷。得到的纤维虽然物性很好，但是完全没有吸湿性。

比较例2

　  以实施例1的条件为基准，将共聚合PET和聚乙烯吡咯烷酮的比率调整为70:30，得到复丝丝卷。得到的纤维横截面的岛成分平均分散径为150nm。该纤维虽然吸湿率很高，但是纤维强度以及强伸度积低下，纵向纤度斑高，从而引起工程通过性变差。在衣料用途上不具备实用性。

比较例3

　  以实施例1的条件为基准，二轴混炼机选用轴径30mm、L/D30，得到复丝丝卷。得到的纤维横截面上岛成分平均分散径较大，为600nm。由于纤维纵向的纤度斑比较大，从而引起纤维物性偏低，工程通过性变差。

比较例4

　  以实施例1的条件为基准，将制造例4里的聚对苯二甲酸乙二醇酯（熔点265℃）代替共聚合PET，设定二轴混炼机、一轴挤出机以及纺丝组件的温度为295℃，第2加热罗拉温度为90℃得到复丝丝卷。纺丝时出现了少量的焦臭味以及发烟现象，虽然得到的纤维具有实用性的物性，但是纤维的色调b值为15.7，不能使用。此外，由于着色程度不同出现了染色的不均匀性。

比较例5

　  以实施例1的条件为基准，将引取工艺的装置进行变换(参照图3,没有实施例1中的第4热辊以及第6罗拉)。以第1罗拉的纺丝速度为1200m/分、第2加热罗拉角速度为1206m/分进行引取，接着第3加热罗拉以5050m/分的速度进行延伸（延伸倍率为4.19倍），第4罗拉速度为5050m/分进行丝条冷却后，以卷速5000m/分（松弛率1.0%）、卷取张力5.6g（0.10cN/dtex）进行卷取得到复丝丝卷。得到的丝卷耳立为12.0%，菊卷为10.0%。此外，丝卷的内外层弹性率差为24%、沸水收缩率差为1.8%，卷状以及纤维品质差，因此染色均匀性以及退绕性也变差。

比较例6

　以实施例8的条件为基准，第6罗拉与卷取机之间的松弛率为1.2%，得到丝卷。这时卷取张力为5.7g（0.10cN/dtex），得到的丝卷耳立为13.0%，菊卷为10.5%。此外，丝卷的内外层弹性率差为25%、沸水收缩率差为2.2%，纤维的染色均匀性和高速退绕性很差。

比较例7

　  以实施例1的条件为基准，设定总延伸倍率为2.5倍，这时第一段延伸倍率为总延伸倍率的50%，第二段延伸倍率设定为余下的50%，从而得到所述的丝卷。得到的纤维的强度为1.6cN/dtex。此外，由于延伸倍率比较低产生延伸不均，导致染色不均匀。

表1

表2

Claims (5)

1.吸放湿性聚酯纤维丝卷，其特征是，所述丝卷由吸放湿性聚酯纤维卷取后形成，且满足以下（1）～（3）点， 

（1）丝卷重量为2～15kg ；

（2）丝卷耳立为0～10.0%；

（3）丝卷内外层之间的弹性率差为20.0%以下,沸水收缩率差为1.5%以下；

所述吸放湿性聚酯纤维是由3～25wt%的聚N-乙烯基内酰胺以纤维横断面上平均分散径为500nm以下的形态微分散于聚酯中形成，且纤维的吸放湿参数ΔMR为1.0%以上，纤维强度为2.0cN/dtex以上，强伸度积为15以上，纤度斑U%为1.5%以下，色调L值为70以上，色调b值为10.0以下。

2.根据权利要求1所述的吸放湿性聚酯纤维丝卷，其特征是，所述丝卷的菊卷为0～8.0%。

3.根据权利要求1或2所述的吸放湿性聚酯纤维丝卷，其特征是，所述聚N-乙烯基内酰胺为聚乙烯吡咯烷酮。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的吸放湿性聚酯纤维丝卷，其特征是，纤维中锑原子的含量为50ppm以下。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的吸放湿性聚酯纤维丝卷，其特征是，聚酯熔点为255℃以下。