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CN1092722C - 聚酯纤维及制造方法 - Google Patents

聚酯纤维及制造方法 Download PDF

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CN1092722C
CN1092722C CN 98806052 CN98806052A CN1092722C CN 1092722 C CN1092722 C CN 1092722C CN 98806052 CN98806052 CN 98806052 CN 98806052 A CN98806052 A CN 98806052A CN 1092722 C CN1092722 C CN 1092722C
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CN
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polyester
fiber
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CN 98806052
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田口节男
太田隆司
下山悟
藤本倍巳
Original Assignee
东丽株式会社
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR ARTIFICIAL THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters

Abstract

本发明涉及一种中间体聚酯纤维及其制造方法,其特征在于使结晶度处于特定范围内的高取向未拉伸聚酯纤维,在0.3×10

Description

聚酯纤维及制造方法

技术领域

本发明涉及成形性优良的中间体聚酯纤维和回弹性、形状保持性和成形性优良、富有弹性的聚酯纤维及其制造方法。

背景技术

在753395号欧洲专利申请公开说明书中,公开了一种取向性高和未拉伸聚酯纤维经二级松弛处理的产品。此方法直接采用热收缩性极高且取向性也高的未拉伸聚酯丝,所以热处理后明显收缩,存在收缩不均、单位面积重量不等、起皱和厚度溢浆等问题,而且还必须进行缓慢收缩处理,尺寸变化大、收率低和成本上升等问题。

另外特开平8-158183号公报中,公开了一种复合方法,该方法采用非接触加热手段对高取向性未拉伸的聚酯纤维进行松弛热处理,并继续采用聚酯复丝拉伸丝以及并丝或混丝等手段。

此提案的目的在于,通过对具有特定结晶度的高取向未拉伸聚酯纤维进行松弛出处理,使之产生固有弹性,与拉伸丝组合后具有柔软感和适度膨胀性能,但是本身有延伸性的纤维回弹性和形状保持性均明显不足。

此外,过去由面和里以及将其连接起来的中支纱(也叫作接纬纱、柱纱或粘合糸)组成的,可以称为多重立体布帛、内有波纹的编织物、三维编织物或三维布帛的纤维结构物,因其缓冲性和隔热性优良而可以用作衣服衬里、坐垫衬片和靴子内衬等有各种用途。例如,人们知道中支纱(接纬纱)中使用高卷曲丝和热熔粘结丝制成内有波纹的编织物,以及在中支纱中使用斯潘得克斯弹性纤维单丝制成双面经编针织物的三层结构织物等,因其用聚氨酯纤维而价格昂贵。

而且,仅靠纤维结构本身抗溢浆性和缓冲性均不足,所以现在人们尝试在纤维结构物中层叠发泡聚氨酯树脂,这样一来不仅成本高,而且废弃后还污染环境。

本发明目的在于提供一种回弹性低和反复压缩恢复性低等本身缺点得到改进的聚酯纤维以及这种纤维织物的制造方法。

发明的公开达到上述目的的本发明的聚酯纤维,具有如下的构成。

也就是说,本发明涉及一种特征在于具有以下特性(A)的聚酯纤维:特性(A):(1)比重:1.335~1.360(g/cm3)(2)结晶度:21~26%(3)结晶尺寸:晶面指数(010)1.4~2.2nm、晶面指数(100)1.4~2.5nm、晶面指数(以下记作105)1.6~3.5nm(4)结晶取向性:010面上75%以下, 105面上85%以下(5)非晶取向性:0.15~0.4,热水收缩率为0~35%,而且干热收缩率为0~35%。

而且,本发明还涉及一种聚酯纤维的制造方法,其特征在于于0.3×10-2~5.0×10-2g/d张力下,使高取向未拉伸聚酯纤维在加热器温度250℃以上的非接触型加热器内通过,使之收缩5~40%;而且也涉及弹性丰富的聚酯纤维的制造方法,其特征在于对其中间体聚酯纤维实质上不拉伸的条件下,于织布前或后,在120℃以上进行热处理,制成具有下述特性(B)的聚酯纤维:特性(B):(1)结晶度:22~30%(2)结晶尺寸:晶面指数(010)2.5~4.5nm、晶面指数(100)2.5~4.5nm、晶面指数( 105)2.0~4.5nm,而且各晶面指数之间的结晶尺寸相差

1.0以下(3)结晶取向性:010面上50~85%, 105面上30~80%(4)非晶取向性:0.15~0.40(5)非晶密度:1.31~1.37g/cm3(6)非晶密度/非晶取向性:3.2以上(7)初期延伸率:10%以上(8)表观杨氏模量:140kgf/mm2以下。

此外,本发明还涉及一种布帛,其特征在于是在中支纱和绒头纱线中使用具有上述特性(B)且弹性丰富的聚酯纤维制成的。

附图的简要说明附图1是表示由拉伸试验中得到的SS曲线,求出初期应力和初期延伸率方法的示意图。

实施发明的最佳方式以下就本发明进行详细说明。

本发明涉及具有下述特性数值(A)和特殊结构的中间体聚酯纤维,通过将这种纤维及其布帛进行高温处理,能够使之转变成进一步具有特性数值(B)且弹性丰富的聚酯纤维,因而能够使过去作为聚酯纤维研究课题的回弹性低和反复压缩恢复性差(易溢浆性)问题得到显著改善。而且,布帛高温热处理时,在设定所需的形状下处理后,可以制成其形状耐久性和回弹性均优良的布帛成形品。

假定该制造方法的关键在于,一方面缓和纺纱时所受到的轴向变形,另一方面形成具有螺纹结构那样的、自由度高且牢固的结晶/非结晶网状结构;在张紧下对处于特定范围内较高结晶度的高取向未拉伸聚酯纤维进行收缩处理,首先制成为发现螺纹状弹性所需的前体纤维或中间体纤维(经高温处理能够转变成特性值(B)的中间体聚酯纤维),即具有特性值(A)的中间体聚酯纤维。特性值(A)的特征和效果本发明的中间体聚酯纤维,即具有特性值(A)的聚酯纤维是,具有特定范围结晶度、高取向和未拉伸聚酯纤维不经拉伸,在张紧下边收缩边作热处理,制成与传统的未拉伸丝、半拉伸丝、拉伸丝和POY等结构都不同的具有特殊结构的一种纤维。虽然属于未拉伸丝,但是实际上热水收缩率和干热收缩率都低至0~35%,或者能够进一步自由控制在0~10%范围内。与以前的松弛热处理后的相比,结晶度提高到21~26%,结晶尺寸与已有的拉伸丝相比极小。而且,还有结晶取向性和非晶取向性也极低的特点。此外,重要的是本发明的中间体聚酯纤维,通过继续进行的高温热处理产生结构变化,能够转变成具有特性值(B)和弹性丰富的聚酯纤维。这种具有特性值(B)和弹性丰富的聚酯纤维,详见后述,由于具有过去的聚酯纤维所没有的螺纹状弹性,因而显示出一种在产业上极为有用的优良回弹性和反复压缩恢复性。

也就是说,中间体聚酯纤维本身虽然不具有螺纹状弹性,但是经高温热处理能转变成具有特性值(B)的纤维结构,因而表现出螺纹状弹性。本发明纤维的制造方法本发明的这种中间体聚酯纤维的制造方法,是于0.3×10-2~5.0×10-2g/d张力下,以300(优选400)米/分钟以上速度,使经2000~4000(优选2500~3500)米/分钟拉伸速度下熔纺的、结晶度21~26%(优选22~25%)、双折射率20~80×10-3(优选30~70×10-3)的高取向未拉伸聚酯纤维,在加热器温度250(优选300)℃以上非接触型加热器内通过,使之收缩5~40%(优选10~35%)。其中,所说的张力是在仅靠自加热器出来的位置测定的数值。对于有多个加热区的加热器而言,是指仅靠第一加热器出口位置处丝的张力值。加热器的温度,是使用安装在距离丝行走通道1厘米以内位置处的温度敏感元件,在丝未行走状态下测定的气氛气体的温度。将最终热处理后驱动装置内丝的行走速度定为加工速度。所说的聚酯树脂,可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯和以其为主题的共聚物。

为了制成具有特性值(A)的中间体聚酯纤维,重要的条件有:(1)使用具有特定双折射率(20~80×10-3)和结晶性(21~26%)高取向未拉伸的聚酯纤维,(2)在250℃以上高温非接触型加热器内,(3)以300米/分钟以上的加工速度,(4)在特定张紧状态下(0.3~5.0×10-2g/d张力下),(5)使之收缩5~40%。

为了更好地发挥所说的性能,可以选择以下一个或数个条件:(1)使用至少有两个加热区的非接触型加热器,对高取向未拉伸的聚酯纤维进行多段收缩热处理,(2)应当在第一加热器温度在250℃以上,第二以后加热器温度300℃以上条件下进行收缩热处理,(3)第一加热器内收缩处理的收缩率和丝张力,应当大于第二以后加热器内收缩处理的相应数值,(4)丝速度应当处于300(优选400)米/分钟以上,(5)使用多个加热器进行多段收缩热处理时,加热器之间应当冷却到80(优选60)℃以下。

除了上述条件之外,还可以将热量系数(加热器温度(℃)×处理时间(秒))作为一个优选的加工条件。通常在40℃·秒以上进行,优选在60℃·秒以上,更优选70℃·秒以上。其中所说的加热系数按照公式:加热器温度(℃)×热处理时间(秒)求出,其中的热处理时间由加热器入口侧驱动装置中的丝速度和出口侧驱动装置中的丝速度的平均速度与加热器长度求出。

而且,在张紧收缩热处理加工时,通过将加热器温度、收缩率、加工速度或数个加热器的加工条件适当组合,可以获得热水收缩率和干热收缩率均低的特性值(A),或者同样能获得0~10%的特性值。通过热处理转变成特性值(B)上述内容虽然不一定阐明其作用机理,但是我们认为:一方面应当在不断赋予张力负荷的条件下,使高取向未拉伸的聚酯纤维在纺纱时受到的应力得到缓和,而且在张紧下使之适当结晶化,利用此方法可以在持续保持高结晶度下收缩的缘故。在张紧下进行收缩的必要性,可以从高取向未拉伸聚酯纤维一旦进行自由热收缩,就会变成极脆物质这一点得到说明。

因此,在这样热收缩处理时,处理温度、加工速度、加工张力、收缩率和赋予的热量等都是极为重要的发明条件。而且据认为,通过在继续热处理时自由或受限制地进行结晶化,能够赋予它转变成特性值(B)结构纤维的潜在能力。

这样张紧收缩热处理加工得到的中间体聚酯纤维,在织布前或织布后,若进行120(优选140,更优选160)℃以上的干热和/湿热下的高温热处理,就能够转变成具有下述特性值(B)和丰富弹性的聚酯纤维,而且能够使之出现据说聚酯纤维不具有的螺纹弹性,可以制成具有良好回弹性和反复压缩恢复性的布帛。此外,通过在所需形状下进行热处理,能够制成保持形状耐久性和回弹性均良好的布帛成形制品。

这种性能完全不同于传统方法的性能,而后者目的在于对低结晶度高取向未拉伸据聚酯纤维经松弛处理后,使之出现自伸长性。特性值(B)的特征和效果如上所述,通过对中间体聚酯纤维进行高温热处理,能够使之转变成特性值(B)中弹性丰富的聚酯纤维。据推定,这是因为具有以下特征:(1)结晶度未拉伸22~30%,优选24~28%,与以前的聚酯拉伸丝数值相同,(2)各方同性的结晶尺寸,即晶面指数010为2.0~4.5nM,晶面指数100为2.5~4.5nm,晶面指数 105为2.0~4.5nm,而且各晶面指数之间结晶尺寸差在1.0nm以下,优选在0.7nm以下,(3)非晶取向性低,即为0.15~0.40,优选0.20~0.32,(4)非晶密度高,即1.31~1.37g/d,优选1.34~1.37g/d,以及(5)尤其是非晶密度/非晶取向性之间的比值极高,该值处于3.2以上,优选4.0以上;按照出现螺纹状弹性的机理,形成一种被充分缓和的,由各方同性结晶部分约束的高自由度、高密度非晶部分的网状结构的缘故。据说不属于聚酯纤维性能的螺纹弹性,即作为纤维的特性,在由下表表示的载荷拉伸曲线得到的特性值中,初期延伸率高达10%以上,优选15%以上,初期应力低达1.5g/d以下,表观杨氏模量数值低达140(优选100)kgf/mm2以下。此数值表示具有良好的回弹性、形状保持性(尺寸稳定性)和柔软性,特别是表示使厚的和有立毛的布帛出现触感好的缓冲性和出类拔萃的反复压缩恢复性。而且,下表的特性清楚说明,通过对处于特性值(A)范围内的(i)或(ii)纤维进行高温热处理,使之转变成具有特性值(B)报道(iii)、(iv)和(v)纤维。

初期应力  初期延伸  表观杨氏模  NS    KS率        量(g/d)   (%)       (kgf/mm2) (%)  (%)特性值(i)纤维    0.57       4         179       8     5特性值(ii)纤维   0.56       4         170       21    24特性值(iii)纤维  0.56       22        32        1     0特性值(iv)纤维   0.59       18        41        1     0特性值(v)纤维    0.56       35        200       1传统拉伸丝       3.00       8         460       8     10传统POY          0.72       5         173       45    68其中,上述(i)或(ii)中纤维,是将3100米/分钟拉伸速度下,熔纺聚对苯二甲酸乙二醇酯(IV=0.68)得到的双折射率为0.04、结晶度25%、255旦、30丝的POY(即传统的POY),在2.1×10-2g/d张力下,经两段25%(i)或35%(ii)收缩加工得到的纤维。而(iii)纤维是对(i)纤维在180℃下经3分钟自由状态干热热处理得到的纤维,(iv)纤维是使具有特定值(i)的纤维处于180℃下3分钟3%松弛状态下干热热处理后得到的纤维。(v)纤维是对(ii)纤维在180℃下经3分钟自由状态干热热处理得到的纤维。传统的拉伸丝是150旦的48丝通常品。而且初期应力、初期延伸率和表观杨氏模量等是用以下方法测定的数值。

此外,所谓NS是指热水收缩率,而KS是指干热收缩率,其测定方法如下。拉伸试验:按照JIS-L1013。初期应力和初期延伸率:如图1所示,以拉伸试验中得到的SS曲线中第一曲线和第二曲线的交点作为初期应力和初期延伸率。表观杨氏模量、热水收缩率和干热收缩率按照JIS-L1013测定。本发明纤维的利用形态本发明虽然以具有特性(A)的中间体聚酯纤维为前提条件,但是也可以在这种纤维成份中复合其他纤维成份,例如将上述聚酯纤维与尼龙和聚烯烃纤维等复合成复合纤维,这种情况下,例如也能使用分割型、菊花型和海岛型等纤维,应当根据用途选择优选的方法。

作为丝的形态,虽然为达到本发明目的而优选扁平长丝纱,但是也能使用空气交织纱、假捻加工纱等纤维等。

对于本发明使用聚酯纤维的纤度并没有特别限制,但是单根纤维的纤度一般为1~200旦,优选使用总纤度为20~1000旦的纱线。

而且,从能够获得高强度、高弹性和防缩性观点来看,聚酯的极限粘度(邻氯苯酚,30℃)优选处于0.55~1.00范围内。从容易染色的观点来看,聚酯若是聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚亚烷基二醇共聚形成的共聚物,则在90~110℃下也能用分散染料染色。使用这种聚酯的聚酯纤维,与天然纤维混用有利于染色。而且从染成深色和鲜明颜色的观点来看,也可以使聚酯与5-钠磺酸基间苯二甲酸共聚制成阳离子染料可染型聚酯。

本发明的聚酯纤维,可以根据使用目的与其他纤维混用。本发明的聚酯纤维,实质上是一种未拉伸丝,其热水收缩率和干热收缩率能够自由控制在10~35%或0~10%,与其他纤维混合后很容易将适用范围极度扩大。例如,与本发明以外聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯酸纤维、叔酰胺纤维、聚氨酯纤维、兽毛、蚕丝、棉花、人造丝和嘛中一种以上纤维混用,也是本发明的纡优选方式。

本发明聚酯纤维的混用比例,为显著发挥本发明效果起见,优选30%以上,更优选50%以上,最好在75%以上。当然,仅使用本发明的聚酯纤维制成是一种优选的实施方式。布帛的利用形态本发明中使用的布帛,是通常可以用作纺织品、编制品、无纺布等的传统纤维片材,没有特别限制。

能够更有效发挥本发明聚酯纤维性能的布帛形态,优选双重组织、绒毛组织和服方袖外套组织或其应用组织。也就是说,本发明的聚酯纤维,通过用于厚织物、立毛织物或膨松坯布上,能够充分发挥回弹性、形状保持性(尺寸稳定性)、缓冲性、反复压缩恢复性、柔软性和抗倒毛性等性能。

其中,所说的双重组织,是指经线和/纬线中使用两种以上纤维的组织,是制造质地厚、坚固、重、保温性好、两面使用的坯布使用的组织。所谓绒毛组织,是指在布帛的一面或两面上覆盖有绒毛圈(即绒毛)的组织。而所谓和服方袖组织,是指能够制成使相邻的经线之间缠绕成多孔形状布帛的组织。

作为具体组织,可以优选使用平纹织物,尤其是双面平纹织物、双面拉舍尔、家俱绒头织物或波纹编织物。而且作为绒毛布帛,优选使用平绒、灯芯绒、毛巾组织和丝绒组织等。以波纹编织物形式使用能够进一步发挥本发明性能的布帛形态,是依靠中支纱的支撑,使厚度方向膨松并能够防止溢浆结构的纤维片材,这种片材可以通称为波纹编织物。现在以这种布帛为例加以具体说明。波纹编织物,是用中支纱(也叫作柱纱、接纬纱或粘合纱)将里和面连接起来的双重布、立体布或立毛布,通过在所说的中支纱和立毛中使用本发明的聚酯纤维,使触感、缓冲性和反复压缩恢复性(在厚度方向上难溢浆的性能)均良好,而且能够使倒毛性这个以前的聚酯纤维难题得到显著改善。

波纹编织物又叫双重立体布、、三维编织物或三维布,是由双重组织形成的织物,是用双面编织机编出螺纹编织组织或用两面编织机编织的产品等,对其制造手段没有限制。

中支纱优选单独使用本发明的聚酯纤维,而且优选制成单根纤维细度达5旦以上,更优选8旦以上的拉伸纱或交捻纱,与单丝的交捻纱也是优选是纱。

本发明波纹编织物里和面使用的纤维,并没有特别限制。也就是说,可以使用通常使用的合成纤维,例如聚酯、尼龙、聚丙烯酸、聚丙烯或聚乙烯等长丝或纺丝。其中优选使用有伸缩性的假捻加工纱。而且也可以使用例如羊毛、棉、麻等天然纤维。另外,还可以使用他们的复合纱线(交捻纱、合捻纱、长短复合纱等)。

当然,所说的里和面,不一定仅限于布帛的表层和里层,也可以是处于布帛内层中使用的片材以及用中支纱连接片材制成的布帛,此外这些片材并不限于两层,也可以是三层的多重纤维片材。

中支纱中使用本发明聚酯纤维制成的波纹编织物,其缓冲性和反复压缩恢复性出类拔萃,十分适于车辆坐席垫和椅子贴面使用。在这些领域中,过去因抗溢浆性和膨松性以及缓冲性等不足,而不得不时常将聚氨酯发泡体等层叠粘合使用,一边弥补其性能。但是,若使用本发明的聚酯纤维,由于仅仅纤维本身就能发挥这些性能,所以能够降低成本,因透气性和透水性好而清洁,无需废弃聚氨酯发泡体而有利于地球环境,优点很多。

此外,对于本发明的得到的布帛进行染色和疏水加工或进行层叠和涂敷加工等各种精加工后,因效果更好而优选。其他方面的利用本发明纤维及其布帛的其他性能,源于具有螺旋状弹性以及应力难集中的性能,可以举出例如(1)撕裂强度高,(2)吸收冲击性好,和(3)难撕裂等。

如上所述,本发明的聚酯纤维具有许多有用的特性,由于能够单独使用或者与其他纤维混合使用,所以在各种布帛的组织和形态下,具有广泛的应用领域。

其用途从一般衣料开始,因其回弹性、缓冲性和压缩恢复性得以复活而适于汽车坐席材料等车辆坐席用的片材、汽车内装修用片材、椅子贴面用片材、靴子内衬(包括靴帮和靴底)用衬里等,因其冲击吸收性和抗撕裂性得以激活而适用于暖服等训练地和医疗救护地用衣服等,因高抗撕裂强度被激活而适用于パラグライダ-坯料、ハングライパ-坯料和快艇致密织物骨架等,因成形性被激活而适用于帽子材料、胸罩帽、雨帽等帽类和垫肩等等。分析方法以下说明实施例,首先说明本申请说明书中记载的分析方法。

各种特性的测定方法和条件如下。(1)比重:按照JIS-L1013中7.14.2密度斜率管法。(2)结晶度:按照W.ruland法(W.ruland,Acta Crysta.,14(1961),1180~1185),使用下述广角X-射线衍射(X-射线衍射仪)法测定。

X-射线发生装置:理学电机社(株)制X-射线源:CuKα线(使用Ni滤光片)弯曲结晶单色计(使用石墨)功率   :50KV 200mA测角计:理学电机社(株)制狭缝孔径:1°-0.15mm-1°检出器:闪烁计数器计数记录装置:理学电机社(株)制RAD-B扫描方式:2θ/θ:连续扫描测定范围:2θ=5~140°

取样:0.02°扫描速度:3°/分钟(3)利用广角X-射线衍射法测定结晶尺寸(a)广角X-射线衍射法(计时器法)X-射线发生装置:理学电机社(株)制X-射线源:CuKα线(使用Ni滤光片)功率    :35KV 15mA测角计:理学电机社(株)制狭缝孔径:2mm直径针孔平行光管检出器:闪烁计数器计数记录装置:RAD-C在线数据处理系统赤道线方向扫描范围:10~35°子午线方向扫描范围:30~55°扫描方法:分步:2θ/θ取样间隔:0.05°/步累计时间:2秒圆周方向(β)扫描范围:90~270°取样间隔:0.5°/步累计时间:2秒(b)广角平面照片摄影X-射线发生装置:理学电机社(株)制,4036A2型X-射线源:CuKα线(使用Ni滤光片)功率    :35KV 15mA狭缝孔径:使用1mm直径针孔平行光管摄影条件:照相机半径:40mm曝光时间:20分钟胶卷:柯达DEF-5

利用下述Scherrer式,由晶面指数(010)、(100)和( 105)的半峰值计算了结晶尺寸。

L(hkl)=Kλ/β0cosθB式中,L(hkl):与微晶的(hkl)面垂直方向上的平均大小k:1.0;λ:X-射线的波长;β0=(βE2-β12)1/2βE:表观半峰值(测定值);β1:1.05×10-2rad;θ入:布雷格角(4)广角X-射线衍射测定的结晶取向性是由沿各峰圆周方向扫描得到的强度分布半幅宽度H出发,用下式求出的。

结晶取向性(%)=[(180-H)/180]×100(5)偏振光荧光法求出的结晶取向性装置:日本分光工业制FOM-1光学系统:透过法(激发光波长:365nm;荧光波长:420nm)测定系统:使起偏振器‖检偏振器和起偏振器=检偏振器旋转,得到面内偏振光荧光强度(|‖、|=)的角度分布。

其中,‖表示平行;=表示垂直。而非晶取向性是由下式的一轴取向系数f2求出的。

f2=3/2[{|‖(0)+2|=(0)}/k-1/3]式中,k={|‖(0)+4|=(0)+8/3|‖(90)}|‖(0):‖测定下轴向相对偏振光荧光强度|‖(90):‖测定与下轴向正交方向相对偏振光荧光强度|=(0):=测定下轴向相对偏振光荧光强度(6)非晶密度由下式求出非晶密度(da)da(g/cm3)=[d-dc×{(Xc/100)/dc}×dI/1-{(Xc/100)/dc}×d]式中,d:纤维密度

dc:1.501Xc:结晶度(%)其中,纤维密度是按照JIS-L1013 7.14.2密度斜率管法测定的。(7)双折射率按照塞那蒙法,使用钠D光测定的。

实施例实施例1、2和对照例1、2、3和4熔纺聚对苯二甲酸乙二醇酯(IV=0.68),在3100米/分钟卷起速度下得到了255旦、30丝的POY。在不拉伸下,在1.5×-2g/d张力下使此原丝以350米/分钟速度通过350℃气氛气体中的非接触加热器(长2米),进行收缩25%的处理,得到了320旦的收缩处理丝(实施例1)。作为另一处理条件,使用具有两台独立非接触加热器的丝加工装置,在400米/分钟加工速度下,第一级加热器温度320℃、加热器长2米、在张力1.8×-2g/d下使之收缩20%,第二级加热器320℃、长1米、在张力0.7×-2g/d下使之收缩10%,共计收缩30%。得到了340旦的收缩处理丝。(实施例2)实施例1和实施例2中收缩处理丝的特性如下,这些数值均满足作为本发明要件的特性值(A)。

实施例1   实施例21)比重(g/cm3)    1.341     1.3482)结晶度(%)      22        233)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)    1.7       1.9晶面指数(100)    1.6       1.7晶面指数( 105)  2.7       2.94)结晶取向性(%)晶面指数(010)    53        51晶面指数( 105)  72        785)非晶取向性      0.22      0.20

6)热水收缩率(%)    6           57)干热收缩率(%)    8           6使用这样的收缩处理丝作为经纱和纬纱制成平纹织物,于180℃下热风干燥机中进行了3分钟热处理。此处理过程中,经纱约收缩3%,纬纱约收缩4%。接着在130℃下用分散染料染色20分钟。得到的织物,无论实施例1还是实施例2中,回弹性均良好,织物用手握放开后,具有恢复到公路那样原来片状的性能,即具有所谓紧崩崩的手感。在二者当中,实施例2的回弹性稍高。

从实施例1和实施例2的染色织物上取出纱的解析特性如下,无论实施例1还是实施例2,都满足作为本发明要件的特性值(B)的范围。

实施例1    实施例21)结晶度(%)                 23          242)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)               3.1         3.5晶面指数(100)               3.5         3.4晶面指数( 105)             3.2         2.8各晶面指数间的结晶尺寸之差   0.4         0.73)结晶取向性(%)晶面指数(010)               75          63晶面指数( 105)             68          414)非晶取向性                 0.26        0.265)非晶密度(g/cm3)           1.35        1.356)非晶密度/非晶取向性        5.2         5.27)初期延伸率(%)             18          228)表观杨氏模量(kgf/mm2)     41          32作为对照例,使用上述的POY于室温下拉伸1.3倍(对照例1),28℃下拉伸1.7倍(对照例2)。而且,使用上述的POY不拉伸下,在0.1×-2g/d张力下使此原丝以400米/分钟速度通过350℃气氛气体中的非接触加热器(长2米),进行收缩50%的处理(对照例3)。此外,同样,在1.5×-2g/d张力下使此原丝以400米/分钟速度通过180℃气氛气体中的非接触加热器(长2米),进行收缩20%的处理(对照例4)。

这些丝的特性,如下所述,均不满足作为本发明要件的特性值(A)。

对照例1  对照例2  对照例3  对照例41)比重(g/cm3)    1.355     1.362    1.350    1.3412)结晶度(%)      25        27       18       173)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)    2.1       2.3      1.8      1.4晶面指数(100)    2.2       2.3      1.6      1.4晶面指数( 105)  3.7       4.1      1.4      1.64)结晶取向性(%)晶面指数(010)    83        87       53       60晶面指数( 105)  83        87       71       655)非晶取向性      0.51      0.55     0.11     0.246)热水收缩率(%)  11        9        13       40以上7)干热收缩率(%)  13        10       15       40以上进而使用这四种丝,与实施例1和实施例2同样制造平纹织物,并进行同样的染色处理。得到的织物都缺乏回弹性,而且经过手握后产生许多皱纹,不能恢复到原来的形状。从对照例1~4的染色织物上取出纱的解析特性如下,都不满足作为本发明要件的特性值(B)的范围。

对照例1对照例2对照例3对照例41)结晶度(%)             26     28     19    172)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)           4.0    4.3    3.3    2.4晶面指数(100)           3.3    3.6    2.8    2.8晶面指数( 105)         4.6    4.8    2.5    2.4各晶面指数间结晶尺寸的差  1.3    1.2    0.8    0.43)结晶取向性(%)晶面指数(010)           86     90     59     58晶面指数( 105)         86     90     75     764)非晶取向性              0.50   0.52   0.12   0.135)非晶密度(g/cm2)        1.31   1.31   1.34   1.356)非晶密度/非晶取向性     2.6    2.5    11.2   10.47)初期延伸率(%)          7      8      48     568)表观杨氏模量(gf/mm2)   380    460  不能测定不能测定实施例3以及对照例5和6熔纺聚对苯二甲酸乙二醇酯(IV=0.68),在3100米/分钟卷起速度下得到了255旦、30丝的POY。在不拉伸下,以在420米/分钟加工速度,在张力1.8×10-2g/d和350℃温度下使之通过第一级加热器(加热器长2米),使之收缩20%,进而在张力0.7×-2g/d和450℃温度下使之通过第二级加热器(加热器长2米),总计收缩30%(实施例3)。作为对照例,制备了280旦14丝的拉伸丝(对照例5)和300旦72丝的假捻加工纱(对照例6)。

这些丝的特性如下。实施例3满足本发明的特性值(A),而对照例5和6处于该范围之外。

实施例3   对照例5    对照例61)比重(g/cm3)    1.346     1.355      1.3622)结晶度(%)      23        28         293)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)    1.7       2.4        2.2晶面指数(100)    1.7       2.5        2.5晶面指数( 105)  2.6       4.1        4.14)结晶取向性(%)晶面指数(010)    55        88         86晶面指数( 105)  73        87         875)非晶取向性      0.20      0.55       0.556)热水收缩率(%)  5         5          97)干热收缩率(%)  6         6          10以这三种丝作为中支纱,将150旦48丝的假捻加工纱作为面和里,用双面圆形针织机织成波纹状针织坯布,进而使之通过网状输送带型热处理机,不经扩幅,在180℃温度下处理3分钟。然后用分散染料于130℃下染色45分钟。

在得到的波纹状针织物中,实施例3的产品在反复压缩载荷下难于溢浆,整个片材都有良好的回弹性,而且缓冲性也好。但是在对照例5和6中,极易溢浆,而且回弹性和缓冲性均不好。

实施例3以及对照例5和6的压缩恢复性帅结果示于下表之中。

注)测定条件:1)压缩30次,压缩率50%压缩后的恢复率2)经200g/cm2×10日载荷压缩后,解除载荷放置24小时后的溢浆率从这三种波纹状针织物中抽出中支纱,经解析后的特性值如下。实施例3满足作为本发明要件的特性值(B),而对照例5和6均不满足作为本发明要件的特性值(B)。

实施例3  对照例5  对照例61)结晶度(%)                  24       28      292)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)               3.7      4.3      4.1晶面指数(100)               3.4      3.7      3.6晶面指数( 105)             3.0      4.9      4.7各晶面指数间结晶尺寸的差    0.7      1.2      1.13)结晶取向性(%)晶面指数(010)               63       90       89晶面指数( 105)             41       89       884)非晶取向性                  0.26     0.51     0.505)非晶密度(g/cm2)            1.35     1.30     1.306)非晶密度/非晶取向性         5.2      2.5      2.67)初期延伸率(%)              20       8        78)表观杨氏模量(kgf/mm2)      36       453      432

得到的产品与实施例3相同,经反复压缩后很难溢浆,针织物全体均有良好的回弹性,而且缓冲性也好。

拆开实施例4的编织物,对一部分中支纱的收缩丝解析后,均满足作为本发明要件的特性值(B)。

实施例41)结晶度(%)                         242)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)                       3.3晶面指数(100)                       3.4晶面指数( 105)                     3.2各晶面指数间结晶尺寸的差            0.23)结晶取向性(%)晶面指数(010)                       75晶面指数( 105)                     554)非晶取向性                         0.295)非晶密度(g/cm2)                   1.336)非晶密度/非晶取向性                4.67)初期延伸率(%)                     178)表观杨氏模量(kgf/mm2)             40实施例5和6以及对照例7和8使用实施例3和4以及对照例5和6的波纹状针织物坯布,180℃下在半球形成型机上成形1分钟,分别作为实施例5(使用实施例3的坯布)、实施例(使用实施例4的坯布)6、对照例7(使用对照例5的坯布)和对照例8(使用对照例6的坯布)。其成型性和形状保持性、回弹性、耐洗涤性如下,与对照例相比,实施例的各项指标均良好。

成形性  形状保持性  回弹性  耐洗涤性实施例5       ○        ○         ◎       ○实施例6        ○        ◎         ◎       ○对照例7        ×                  ×                   ×                 ×对照例8        ×                  ×                   ×                 ×形成性:判定成形为半球形的形状形状保持性:判定经手用力握后的形状回弹性:判定经手用力握后的恢复性耐洗涤性:用洗涤后形状是否改变确定。

其中,从实施例5和6以及对照例7和8的成形体拆下纱线的特性如下,实施例5和6均满足作为本发明要件的特性值(B)。

实施例5 实施例6 对照例7 对照例81)结晶度(%)                25     25     28     292)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)             3.1    3.0    3.8    2.8晶面指数(100)             3.1    3.1    3.4    3.1晶面指数( 105)           2.8    2.9    4.5    4.3各晶面指数间结晶尺寸的差  0.3    0.2    1.1    1.53)结晶取向性(%)晶面指数(010)             78     79     88     87晶面指数( 105)           40     48     88     874)非晶取向性                0.27   0.29   0.52   0.535)非晶密度(g/cm2)          1.34   1.33   1.31   1.326)非晶密度/非晶取向性       4.5    4.6    2.5    2.57)初期延伸率(%)            18     17     8      78)表观杨氏模量(kgf/mm2)    41     40     450    437

使用实施例3的收缩丝作里,使用将140旦36长丝的POY按照同样方法加工得到的收缩丝(200旦36长丝)作面和中支纱,制成作为运动装的暖服套装(组织:双面针织物),经180℃3分钟热处理后,研究了其耐冲击性和抗撕裂性(实施例7)。与使用150旦48长丝的假捻加工丝作面,用150旦30丝长丝的假捻加工丝作中支纱,以及用300旦96长丝的假捻加工丝作里制成服装的对照例9相比,具有优良的耐冲击性,而且也难于撕裂。

从中支纱中拆出丝的解析结果如下。

实施例7    对照例91)结晶度(%)               24       292)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)             3.5      4.1晶面指数(100)             3.4      3.6晶面指数( 105)           3.0      4.7各晶面指数间结晶尺寸的差   0.5      1.13)结晶取向性(%)晶面指数(010)             64       88晶面指数( 105)           43       894)非晶取向性               0.26     0.505)非晶密度(g/cm2)         1.34     1.306)非晶密度/非晶取向性      5.2      2.67)初期延伸率(%)           18       78)表观杨氏模量(kgf/mm2)   43       440

使此坯布通过网状输送机,在130℃下处理2.5分钟。然后,用相同干燥机于180℃下处理2.5分钟,并于130℃下染色45分钟。得到的织物具有各方异性的回弹性,用作套装胸衬材料后能够形成良好的套装外形,与传统的毛衬相比具有可以制成许多颜色、水洗后不变形和重量轻等许多优点。从这种芯料中抽出收缩丝后,其解析结果如下。

实施例81)结晶度(%)                262)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)              3.2晶面指数(100)              3.3晶面指数( 105)            3.1各晶面指数间结晶尺寸的差    0.23)结晶取向性(%)晶面指数(010)              77晶面指数( 105)            464)非晶取向性                0.285)非晶密度(g/cm2)          1.356)非晶密度/非晶取向性       4.87)初期延伸率(%)            168)表观杨氏模量(kgf/mm2)    38对照例10熔纺聚对苯二甲酸乙二醇酯(IV=0.68),在3100米/分钟卷起速度下得到了255旦、30长丝POY。直接使用此POY,制成经纱密度56根/英寸和纬纱密度55根/英寸的平纹织物。此织物在95℃热水中通过后产生很大收缩(经纱收缩29%,纬纱收缩32%),因而变成表面上存在许多皱纹和凹凸不平之处的坚硬织物。此时的织物密度为:经纱74根/英寸。纬纱71根/英寸。于180℃下对这种织物进行7分钟热处理,进而在130℃下用分散染料染色40分钟。

得到的织物具有丰富的弹簧状弹性,手握后放开时能够恢复到平坦的原状。但是,经热水处理后出现的皱纹和凹凸不平处依然存在,商品价值缺乏。从该织物中抽出丝的解析结果如下。

对照例101)结晶度(%)                272)结晶尺寸(nm)晶面指数(010)              3.5晶面指数(100)              2.9晶面指数( 105)            3.3各晶面指数间结晶尺寸的差    0.63)结晶取向性(%)晶面指数(010)              78晶面指数( 105)            414)非晶取向性                0.215)非晶密度(g/cm3)          1.336)非晶密度/非晶取向性       6.37)初期延伸率(%)            158)表观杨氏模量(kgf/mm2)    70将以上全部实施例和对照例汇总于表1之中。

表1

注*:不能测定表1(续1)

表1(续2)

产业上的应用领域1)本发明的聚酯纤维能够提供回弹性等优良的纤维和布帛。

2)使用本发明聚酯纤维得到的布帛,可以提供优良的抗溢浆性(抗倒毛性、抗倾斜性)、膨松性和缓冲性。尤其在制造所谓波纹状针织物等立体布帛的双面布时能够获得显著效果。

3)使用本发明聚酯纤维得到的布帛,为提高上述性能不需要像已有技术那样利用层叠聚氨酯发泡体的方法来弥补性能上的不足,在成本降低上好处大,只用聚酯纤维就能满足要求,因而对地球环境也有贡献。

4)而且,作为波纹状针织物等立体布帛中支纱(也叫作接纬纱或柱纱)使用的情况下,即使不像已知品那样制成熔融粘合纱和假捻加工纱也有良好的性能,纤维本身价格低,而且加工简单容易,所以制造成本低。

5)使用本发明聚酯纤维得到的纤维和布帛,由于具有螺旋状弹性,所以应力难集中,能够得到撕裂强度和吸收冲击性能高而且难撕裂的布帛。

Claims (16)

1.一种中间体聚酯纤维,其特征在于具有以下特性(A):(1)比重:1.335~1.360g/cm(2)结晶度:21~26%(3)结晶尺寸:晶面指数(010)1.4~2.2nm、晶面指数(100)1.4~2.5nm、晶面指数( 105)1.6~3.5nm(4)结晶取向性:010面上75%以下, 105面上85%以下(5)非晶取向性:0.15~0.4,热水收缩率为0~35%,而且干热收缩率为0~35%。
2.按照权利要求1所述的中间体聚酯纤维,其特征在于所说的非晶取向性为0.15~0.30,热水收缩率为0~10%,而且干热收缩率为0~10%。
3.一种中间体聚酯纤维的制造方法,其特征在于使特定双折射率为20×10-3~80×10-3和结晶度为21-26%的高取向未拉伸聚酯丝,在0.3×10-2~5.0×10-2g/d张力下,在加热器温度处于250℃以上的非接触型加热器内以300m/分以上的加工速度通过,使之收缩5~40%。
4.按照权利要求3所述的中间体聚酯纤维的制造方法,其特征在于使用至少具有两个加热器区的非接触型加热器,使所说的高取向未拉伸聚酯丝多级收缩。
5.按照权利要求3或4所述的中间体聚酯纤维的制造方法,其特征在于其中所说的高取向未拉伸聚酯丝的丝速度为300米/分钟以上。
6.一种弹性丰富的聚酯纤维的制造方法,其特征在于对权利要求1所述的中间体聚酯纤维实质上不拉伸的条件下,于织布前和/或后,在120℃以上进行热处理,制成具有下述特性(B)的聚酯纤维:特性(B):(1)结晶度:22~30%(2)结晶尺寸:晶面指数(010)2.5~4.5nm、晶面指数(100)2.5~4.5nm、晶面指数( 105)2.0~4.5nm,而且各晶面指数间结晶尺寸相差1.0nm以下(3)结晶取向性:010面上50~85%, 105面上30~80%(4)非晶取向性:0.15~0.40(5)非晶密度:1.31~1.37g/cm3(6)非晶密度/非晶取向性:3.2~9.1(7)初期延伸率:10%~35%(8)表观杨氏模量:140kgf/mm2以下。
7.一种布帛,其特征在于使用权利要求1所述的中间体聚酯纤维或权利要求6所述的弹性丰富的聚酯纤维作为布帛的中支纱制成的。
8.按照权利要求7所述的布帛,其特征在于具有双重组织、绒毛组织和服方袖外套组织或其应用组织。
9.按照权利要求7所述的布帛,其特征在于是平纹织物、双面拉舍尔、家俱绒头织物或波纹编织物。
10.一种绒毛布帛,其特征在于是用权利要求1所述的中间体聚酯纤维或权利要求6所述的弹性丰富的聚酯纤维作为布帛绒毛纤维制成的。
11.一种弹性丰富的聚酯纤维的制造方法,其特征在于使特定双折射率为20×10-3~80×10-3和结晶度为21~26%的高取向未拉伸聚酯纤维丝,在0.3×10-2~5.0×10-2g/d张力下,在加热器温度处于250℃以上的非接触型加热器内以300m/分以上的加工速度通过,使之收缩5~40%后,于120℃以上温度下热处理。
12.按照权利要求11所述的弹性丰富的聚酯纤维的制造方法,其特征在于使用至少有两个以上独立加热区的加热器,使第二以后加热器温度处于300℃以上,使之收缩5~40%。
13.按照权利要求12所述的弹性丰富的聚酯纤维的制造方法,其特征在于应当使第一加热器内收缩处理时的收缩率和丝张力,大于第二以后加热器内收缩处理时的收缩率和丝张力。
14.按照权利要求12或13所述的弹性丰富的聚酯纤维的制造方法,其特征在于在多个加热器之间,将丝温度冷却到80℃以下。
15.一种聚酯布帛的制造方法,其特征在于使高取向未拉伸聚酯纤维丝,在0.3×10-2~5.0×10-2g/d张力下,在加热器温度处于250℃以上的非接触型加热器内通过,使之收缩5~40%,将其制成布帛后,于120℃以上温度下热处理。
16.一种聚酯布帛的制造方法,其特征在于将按照权利要求11的制造方法得到的弹性丰富的聚酯纤维制成布。
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