CN1308515C - 聚酯复丝膨体复合纱及其生产方法 - Google Patents

聚酯复丝膨体复合纱及其生产方法 Download PDF

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Abstract

一种具有精细手感并具有适度膨松性的聚酯复丝膨体复合纱。该纱线由在平均丝长度上不同的两种聚酯长丝，长丝FA和长丝FB组成，其中构成长丝FA的聚酯树脂包含，以其重量为基准，0.1～9.0wt%微孔成形剂(例如，聚氧化烯聚醚化合物、有机磺酸的金属盐或含金属磷化合物)以及0.5～5.0wt%残余伸长改进剂(例如，甲基丙烯酸甲酯聚合物、苯乙烯化合物聚合物或甲基戊烯化合物聚合物)，且长丝FA的平均丝长度是长丝FB的1.07～1.40倍，和构成复合纱的外围部分。

Description

聚酯复丝膨体复合纱及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种聚酯复丝膨体复合纱(包芯纱)及其生产方法。具体地说，本发明涉及一种包含两种类型平均单丝长度彼此不同的聚酯长丝的聚酯复丝膨体复合纱，其中平均单丝长度较大的聚酯长丝包含一种微孔成形剂，从而导致该复合纱表现出高膨松性和优良手感，并且在其生产中表现出高生产率和加工稳定性，还涉及其生产方法。
背景技术
合成复丝膨体变形纱迄今一直通过包含至少两种类型可牵伸性、热收缩和/或弹性回复彼此不同的复丝的原料纱同时地牵伸并假捻和/或牵伸来生产。在该传统方法中，利用至少两种类型复丝之间的伸长和/或热收缩差异，并扩大复合纱中不同类型复丝之间丝长度差异。结果，获得的复丝纱中单丝之间的间隙加大，长度较短的丝和一部分长度较长的丝形成复丝纱的芯部分；长度较长丝的其余部分从芯部分朝外鼓胀而形成皮部分。结果，复丝纱的膨松性显著提高。
近来，人们要求由膨体复丝纱制成的机织或针织物在精细的手感、触感、外观等方面进一步改进。为满足这些要求，构成膨体纱机织或针织物表面部分的复丝纱皮部分的性质必须改进。
于是，进行了各种各样的研究来实施成丝聚合物的改性以便达到以下目标：(1)进一步细化构成皮部分的每一根单丝；以及(2)让构成皮部分的长丝表现出所要求的手感。下面的程序已知被作为上面提到的聚合物改性的手段：制造包含微孔成形剂的聚酯聚合物或用微孔成形剂对聚酯聚合物改性；用所获得的含微孔成形剂的或改性的聚酯生产复丝纱；用该复丝纱生产所要求的机织或针织物；以及对复丝纱或机织或针织物实施“碱减量”处理以改善复丝的手感。碱减量(处理)形成许多由微孔成形剂被从单丝表面去除留下的痕迹所造成的“弹坑”。结果，处理过的复丝纱或者机织或针织物便具有改善的干爽触感、悬垂性质和吱吱嘎嘎(creaky)的手感。
如上所述，改性聚酯复丝纱或其机织或针织物已在工业上被高度评价为具有特殊和新手感的纤维材料。然而，当要求进一步细化构成皮部分的单丝(例如，1.0分特或更细)时，尤其当复丝包含微孔成形剂时，由含该添加剂的改性聚酯生产具有细单丝纤度的复丝的加工稳定性以及生产效率都下降。而且，用微孔成形剂改善手感的效率也下降。
作为对上述问题根源深入研究的结果，本发明人发现，鉴于膨体复合纱生产期间加工稳定性将由于所包含的皮部分的丝含有微孔成形剂而下降，所获复合纱手感改善的效果减弱的原因在于，皮部分的熔融纺丝期间其中所包含的微孔成形剂发生热分解使聚酯变质和/或通过聚集作用形成异种颗粒。
发明内容
本发明旨在提供一种聚酯复丝膨体复合纱，它包含，作为构成皮部分的丝组分，一种包含微孔成形剂并具有优异手感的聚酯长丝，以及以高生产率和加工稳定性的方式生产该复合纱的方法。
在研究防止含微孔成形剂的聚酯复丝熔融纺丝期间聚酯变质和/或微孔成形剂聚集引起的异种颗粒形成的措施的基础上，本发明人发现，微孔成形剂与一种残余伸长改进剂的组合使用能够解决上述问题并改善复丝复合纱生产的加工稳定性和所获膨体复合纱的手感，本发明就是在上述发现的基础上完成的。
本发明聚酯复丝膨体复合纱包含两种类型平均丝长度彼此不同的聚酯长丝(FA)和(FB)。
聚酯长丝(FA)由以下聚酯树脂制成，它包含0.7～1.5wt％微孔成形剂和1.5～4.5wt％残余伸长改进剂，均以聚酯树脂的重量为基准，以及
聚酯长丝(FA)的平均丝长度是聚酯长丝(FB)平均丝长度的1.07～1.40倍，
其中
残余伸长改进剂含有一种聚合物，所述聚合物是分子量介于2,000至200,000的不饱和单体的加聚产物，其热变形温度介于90至150C，而且与聚酯树脂不相容，以及
由下式(I)规定的聚酯长丝FA的伸长改进比I等于或大于50％：
I(％)＝[ELA/(EL0-1)]×100          (I)
其中ELA是聚酯长丝FA未牵伸丝的单丝伸长，EL0是在与聚酯长丝FA的未牵伸丝生产条件相同的情况下由与聚酯长丝FA的未牵伸丝相同的组合物，只是该组合物不包含残余伸长改进剂，生产的未牵伸聚酯长丝的单丝伸长。
在本发明聚酯复丝膨体复合纱中，聚酯长丝(FA)优选具有1.5分特或更小的单丝纤度。
在本发明聚酯复丝膨体复合纱中，微孔成形剂优选包含至少一种选自具有聚氧化烯基团的聚醚、金属有机磺酸盐和含金属的磷化合物的组分。
在本发明聚酯复丝膨体复合纱中，残余伸长改进剂优选包含至少一种聚合物，选自：甲基丙烯酸甲酯聚合物或共聚物、苯乙烯化合物的全同立构聚合物或共聚物、苯乙烯化合物的间同立构聚合物或共聚物以及甲基戊烯化合物的聚合物或共聚物。
生产本发明聚酯复丝膨体复合纱的方法包括：聚酯组合物(PA)，它包含聚酯树脂、0.7～1.5wt％微孔成形剂和1.5～4.5wt％残余伸长改进剂，以聚酯树脂重量为基准，以及在组成上不同于聚酯组合物(PA)的聚酯组合物(PB)，分别通过熔融纺丝的纺丝板熔融挤出；获得的两种类型熔融挤出长丝冷却并固化；以2,500～6,000m/min的速度卷取这两种类型未牵伸丝束，与此同时这两种类型未牵伸丝束合并并集束；牵伸并热定形，或者热定形而不牵伸如此获得的未牵伸的合并丝束，牵伸比介于1.5～2.5，并对如此获得的合并丝束施加热松弛处理，以便将由组合物(PA)成形的丝束中聚酯长丝(FA)的平均丝长度调节到其中由组合物(PB)成形的聚酯长丝(FB)的平均丝长度的1.07～1.40倍，从而使得合并丝束变得膨松，
其中
残余伸长改进剂含有一种聚合物，所述聚合物是分子量介于2,000至200,000的不饱和单体的加聚产物，其热变形温度介于90至150℃，而且与聚酯树脂不相容，以及
由下式(I)规定的聚酯长丝FA的伸长改进比I等于或大于50％：
I(％)＝[ELA/(EL0-1)]×100          (I)
其中ELA是聚酯长丝FA未牵伸丝的单丝伸长，EL0是在与聚酯长丝FA的未牵伸丝生产条件相同的情况下由与聚酯长丝FA的未牵伸丝相同的组合物，只是该组合物不包含残余伸长改进剂，生产的未牵伸聚酯长丝的单丝伸长。
实施发明的最佳方式
本发明聚酯长丝膨体复合纱包含两种类型平均丝长度彼此不同的聚酯复丝(FA)和(FB)。复丝(FA)和(FB)每一种由这样生产的聚酯树脂成形：含对苯二甲酸和萘二羧酸中至少一种作为主要组分(85mol％或更高)的二羧酸组分，与含诸如乙二醇、1，3-丙二醇和/或1，4-丁二醇之类的至少一种链烷二醇作为主要组分(85mol％或更高)的二醇组分进行缩聚。生产聚酯树脂的二羧酸组分除了包含上述主要组分之外，还可包含至少一种不同于它们的二羧酸。另外，二醇组分除了包含上述主要组分之外，还可包含至少一种不同于它们的二醇化合物。其他二羧酸的例子包括间苯二甲酸、琥珀酸、己二酸、癸二酸、环己烷二羧酸和5-钠磺基间苯二甲酸。其他二醇化合物的例子包括二甘醇、新戊二醇、1，6-己二醇和环己烷二甲醇。
优选用于本发明的聚酯树脂的例子包括至少一种选自聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)、聚(对苯二甲酸1，4-丁二醇酯)和聚(2，6-萘二羧酸乙二醇酯)的树脂。这些聚酯树脂当中，聚(对苯二甲酸乙二醇酯)为基础的聚酯是优选的。
用于长丝(FA)和(FB)的聚酯可任选地包含各种各样添加剂，如消光剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、端基封堵剂和荧光增白剂。
本发明膨体复合纱由两种类型平均丝长度彼此不同的聚酯长丝(FA)和(FB)形成。聚酯长丝(FA)的平均丝长度被调节到另一种聚酯长丝(FB)平均丝长度的1.07～1.40倍。构成丝长度较长的聚酯长丝(FA)的聚酯树脂包含0.1～9.0wt％微孔成形剂和0.5～5.0wt％残余伸长改进剂，均以聚酯树脂重量为基准。当微孔成形剂在聚酯长丝中的含量小于0.1wt％时，膨体复合纱的手感改善效果变得不足。当该含量超过9.0wt％时，如此获得的聚酯长丝(FA)的单丝强度将变得不足，且如此获得的膨体复合纱的手感改善效果有时也变得不足。另一方面，当残余伸长改进剂的含量小于0.5wt％时，如此获得的膨体复合纱的手感改善效果将变得不足，且聚酯长丝(FA)的纤度受到限制。结果，要将聚酯长丝(FA)的单丝纤度降低到，例如，1.0分特或更低将变得困难。此外，在工业上的生产效率也将变得不足。再者，当该含量超过5.0wt％时，聚酯长丝(FA)纺丝期间经常发生单丝断裂，同时纺丝步骤的稳定性变得不足。
在本发明中，微孔成形剂的功能如同下面所解释的那样。当含微孔成形剂细颗粒的聚酯纱进行碱减量处理时，颗粒被从纱线表面去除，致使由该去除痕迹形成微孔(凹陷、弹坑)。
优选用于本发明的微孔成形剂包含，例如，至少一种选自具有聚氧化烯基团的聚醚化合物、金属有机磺酸盐和含金属的磷化合物的化合物。
当含聚氧化烯基团聚醚化合物微孔成形剂具有5,000～30,000的平均分子量时，在聚酯长丝外围表面上可获得具有优选形状和尺寸的微孔。另外，下列通式(A)的聚氧乙烯为基础的聚醚作为含聚氧化烯基团的聚醚是优选的：
Z((CH2CH2O)n-(R1O)m-R2)k
其中Z代表具有1～6个活泼氢原子和300或更低分子量的有机化合物残基，R1代表至少6个碳原子的亚烷基基团，R2代表氢原子、1～40个碳原子的烃基基团或2～40个碳原子的酰基基团，k代表1～6的整数，n代表满足n×k＝70或更高的整数，m代表0或1或更高的整数。
通式(A)代表的聚氧乙烯聚醚，具体地说，包括聚乙二醇和日本专利公开号2,865,846中公开的非无规共聚聚氧乙烯聚酯。让聚酯树脂包含含聚氧化烯基团聚醚微孔成形剂的阶段，可以是聚酯树脂熔融纺丝以前的任何一个阶段。例如，该聚醚可加入到用于通过缩聚制备聚酯的任何原料中，或者它可加入到聚酯的缩聚体系中，或者它可加入到缩聚获得的聚酯树脂中。含聚氧化烯基团的聚醚在聚酯长丝(FA)中的含量优选介于0.1～9.0wt％，更优选1.0～7.0wt％，以聚酯树脂重量为基准。
再有，作为成形微孔用的金属有机磺酸盐，优选由下式(B)或(C)代表的金属磺酸盐：
R3SO3M1                                                   (B)
Figure C0280056600091
在通式(B)中，R3代表3～30个碳原子的烷基基团，或7～40个碳原子的烷芳基基团，且M1代表碱金属原子或碱土金属原子，优选钠或钾原子，
通式(B)的金属磺酸盐的具体例子包括硬脂基磺酸钠、辛基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠以及平均碳原子数为14的烷基磺酸钠的混合物。
在通式(C)中，M2和M3分别代表一价或二价金属原子，优选碱金属或碱土金属、锰、钴、锌原子，R4代表氢原子或成酯官能团，p代表1或2的整数。
通式(C)的金属磺酸盐的例子包括公开在日本已审查专利公告)61-31231中公开的化合物3-甲酯基苯磺酸5-钠羧酸钠和3-羟基乙氧基羰基苯磺酸-5-1/2镁羧酸钠。
让聚酯树脂包含上述金属磺酸盐的阶段可以是聚酯树脂熔融纺丝以前的任何一个阶段。例如，金属磺酸盐可加入到用于制备聚酯树脂的任何一种原料中，或者它可在聚酯缩聚期间加入，或者它可加入到聚合后的聚酯树脂中。另外，当要使用上述金属磺酸盐时，金属磺酸盐的加入若过量，则往往导致可纺性低于加入上述聚氧化烯聚醚的情况。据此，加入量优选是2.5wt％或更低，尤其优选1.5wt％或更低，以聚酯树脂重量为基准。
再有，下面将要解释的不可溶细颗粒优选被用作含金属的磷化合物微孔成形剂。下列通式(D)的磷化合物与一种碱土金属化合物预先加入到聚酯缩聚体系中，加入前不让这些化合物起反应，然后在体系中进行反应生成沉淀在聚酯树脂中的不可溶颗粒：
其中R5和R6分别和彼此独立地代表氢原子或一价有机基团，优选有机基团，R5和R6彼此可相同或不同，X代表金属原子、氢原子或一价有机基团，优选选自碱金属原子和碱土金属的金属原子，尤其优选Ca1/2，且q代表0或1的整数。
磷化合物的例子包括正磷酸、磷酸三酯如磷酸三甲酯和磷酸三苯酯，磷酸单-和二酯如酸性磷酸甲酯、酸性磷酸乙酯和酸性磷酸丁酯，亚磷酸，亚磷酸三酯如亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯和亚磷酸三丁酯，亚磷酸单-和二酯如酸性亚磷酸甲酯、酸性亚磷酸乙酯和酸性亚磷酸丁酯，上述磷化合物与二醇和/或水起反应衍生的磷化合物，以及上述磷化合物与给定量的诸如Li、Na或K之类碱金属的化合物或者给定量的诸如Mg、Ca、Sr或Ba之类碱土金属的化合物起反应获得的含金属的磷化合物。
可用来与上述磷化合物起反应生成含金属的磷化合物的不可溶细颗粒的碱土金属化合物的例子包括，碱土金属的乙酸盐、有机羧酸盐如苯甲酸盐，无机酸盐如硝酸盐和硫酸盐，卤素化合物如氯化物，以及诸如乙二胺四乙酸络合物盐之类的螯合化合物。可溶于乙二醇的有机羧酸盐是尤其优选的。Ca尤其优选作为碱土金属。乙酸钙可作为具体例子举出。
为了提高任何磷化合物与碱土金属化合物反应中的微孔成形剂收率，重要的是规定磷化合物的用量与碱土金属化合物用量的比例。就是说，适宜的是，按当量计，磷化合物中存在的金属数量和按当量计碱土金属化合物中存在的金属数量的总和，与磷化合物的摩尔数量之比应介于2.0～3.2。当该比值小于2.0时，所获得的聚酯的软化点有时过低。另一方面，当该比值超过3.2时，反应产物有时生成粗大颗粒。采用该反应产物制取的膨体复合纱有时将给出不满意的手感。再者，复丝纺丝期间的加工稳定性有时变得不足。
另外，当准备在聚酯缩聚体系中生成上述含金属的磷化合物时，如此获得的聚酯的聚合度在打算提高产量时有时变得不足。而且，有时产生惰性反应产物粗大颗粒。因此，含金属的磷化合物的含量优选为3.0wt％或更低，以聚酯重量为基准，更优选2.5wt％或更低，以便使获得的膨体复合纱具有精细的感觉，且在染色期间表现出颜色加深的效果。
分子量等于或大于2,000的不饱和单体加成产物聚合物优选作为残余伸长改进剂在本发明中与微孔成形剂配合使用。残余伸长改进剂与该聚酯基本不相容，且具有90～150℃的热变形温度(T)。残余伸长改进剂的具体例子包括聚(甲基丙烯酸甲酯)为基础的聚合物、全同立构聚苯乙烯为基础的聚合物、间同立构聚苯乙烯为基础的聚合物以及聚甲基戊烯为基础的聚合物。为了使这些聚合物独立于聚酯地起到应力支撑材料的作用并显示改进残余伸长的效果，该聚合物必须表现出结构粘弹性。因此，该聚合物较好具有2,000或更高，优选8,000或更高的分子量。另一方面，当聚合物分子量过高时，它们将在纺丝期间表现出拉丝性的恶化，并且它们还难以卷绕。再者，如此获得的长丝有时表现出机械性能的恶化。因此，该聚合物优选具有200,000或更低，更优选150,000或更低的分子量。
作为残余伸长改进剂，较优选的加成产物聚合物的例子包括以下聚合物：聚(甲基丙烯酸甲酯)为基础的共聚物，分子量介于8,000或更高～200,000或更低，并表现出0.5～15.0g/min，ASTM-D1238规定的条件(230℃，载荷3.8kgf)下测定的熔体指数(M.I.)；含聚苯乙烯作为其主要组分的全同立构聚苯乙烯为基础的聚合物；聚甲基戊烯，分子量介于8,000～200,000，且显示5.0～40.0g/10min的M.I.(根据ASTM-D1238，260℃，5.0kgf)，及其衍生物；以及间同立构聚苯乙烯(结晶的)，分子量介于8,000～200,000且表现出6.0～25.0g/10min的M.I.(根据ASTM-D1238，300℃，2.16kgf)，及其衍生物。由于此类聚合物在聚酯的纺丝温度下热稳定性和分散状态稳定性极佳，故优选使用它们。
对于使聚酯树脂包含残余伸长改进剂的方法不存在特定限制。例如，残余伸长改进剂可在聚合的最终阶段加入到聚酯树脂中并与其混合，或者聚酯树脂和残余伸长改进剂可在聚合后或纺丝前熔融并彼此混合。替代地，残余伸长改进剂可以熔融状态作为侧线流加入到熔融状态聚酯构成的主物流中并一起通过熔融纺丝系统的动态或静态混合设备混合在一起。再有，聚酯树脂与残余伸长改进剂可以以切片状态混合，然后混合的切片可不经进一步加工而直接熔融纺丝。特别是，也可实施以下程序：从直接聚酯聚合-直接纺丝生产线上的聚酯进料线抽出部分聚酯；以抽出的聚酯作为基质，并将残余伸长改进剂与该基质一起捏合并分散在基质中；该树脂混合物随后返回到原来的聚酯树脂进料线中，然后聚酯树脂与该树脂混合物通过动态或静态混合设备彼此混合。
在本发明聚酯复丝膨体复合纱中，由以下公式(I)规定的聚酯长丝(FA)的伸长改进比I优选等于或大于50％，更优选65～300％：
I(％)＝[ELA/(EL0-1)]×100          (I)
其中ELA是聚酯长丝(FA)未牵伸丝的单丝伸长，EL0是在与聚酯长丝(FA)的未牵伸丝的生产条件相同的情况下由与聚酯长丝(FA)的未牵伸丝相同的组合物，只是该组合物不包含残余伸长改进剂，生产的未牵伸聚酯长丝的单丝伸长。
当伸长改进比小于50％时，所获得的复合纱有时几乎显示不出优异膨松性和皮芯结构所具有的感觉。
只要本发明复合纱中包含的、具有较短平均丝长度的长丝(FB)显示，如下文所述，聚酯长丝(FA)与聚酯长丝(FB)之间的规定平均丝长度差，则对于构成这两种类型聚酯长丝(FA)与(FB)的聚酯树脂的类型和组成就不存在任何限制。而且，长丝(FB)包含的残余伸长改进剂可比长丝(FA)包含的少。然而，为了将平均丝长度的差值调节到规定的长度，优选的是，长丝(FB)基本上不含上面提到的残余伸长改进剂。再者，长丝(FB)可包含残余伸长改进剂以外的添加剂，只要不妨碍本发明的目的。
在本发明的复合纱中，除了上述要求之外，长丝(FA)的平均丝长度必须是长丝(FB)的107～140％，优选为其112～125％。该平均丝长度指的是复合纱通过以100℃沸水在无载荷下处理30min使复合纱调质后，复合纱中包含的长丝(FA)和长丝(FB)的平均丝长度。具体地，该平均长度按下列程序测定。
复合纱用100℃沸水在无载荷下处理30min，在室温干燥1日，然后切断(n＝3)，使每段在0.294mN/dtex(1/30g/旦)载荷下具有5cm的长度。梳理开复合纱中处于彼此交络和合并状态的长丝(FA)和长丝(FB)的每根单丝，然后在0.88mN/dtex(0.1克/旦)载荷下测量长度。算出长丝(FA)的平均长度和长丝(FB)的平均长度。随后，根据下式(II)计算丝长度比：
丝长度比(％)＝[(FA)的平均丝长度/(FB)的平均丝长度]×100
(II)
当长丝(FA)的平均丝长度与长丝(FB)的平均丝长度之间的比值小于107％时，所获得的膨体复合纱的膨松性和由长丝(FA)构成的复合纱皮部分的触感将变得不满意。另一方面，当该比值超过140％时，长丝(FA)与(FB)彼此结合的性质降低，复合纱的外观均一性将变得不足。
长丝(FA)的总纤度和长丝(FB)的总纤度优选分别介于30～80分特，和50～100分特，尽管对每一种长丝的总纤度不存在特定限制。长丝(FA)的单丝纤度和长丝(FB)的单丝纤度优选分别介于0.5～6.0分特，和0.2～2.0分特。尤其当长丝(FA)由单丝纤度1.0分特或更低的极细长丝组成时，由于纺丝稳定性优异，可获得手感优异的复合纱和如上所述手感改进的效果。
当采用如下所述的方法时，本发明聚酯复丝膨体复合纱可在纱线生产期间加工稳定性极佳和效率高的条件下生产。也就是说，包含聚酯树脂、0.1～9.0wt％微孔成形剂和0.5～5.0wt％残余伸长改进剂，以聚酯树脂重量为基准，的聚酯组合物(PA)，以及基本不含残余伸长改进剂的聚酯组合物(PB)，在275～295℃的温度通过纺丝板熔融挤出，其中纺丝板可彼此相同或不同，但优选彼此相同，为的是提高如此获得的复合纱的质量。该熔融挤出丝状树脂熔体流借助传统地吹冷风而冷却并固化。将固化的长丝集束，与此同时在丝束上施加油剂。集束的长丝任选地合并和通过交络设备达到交络，然后以2,500～6,000m/min的速度卷取。卷取的纺出的未牵伸丝束，优选地，熔纺的未牵伸丝束，其中未牵伸长丝(FA)的单丝纤度调节到1.5分特或更低，在卷绕之前优选按1.5～2.5的牵伸比进行连续牵伸，和/或在90～180℃的温度进行热定形，或者在上面提到的温度进行热定形但不牵伸。该丝束随后进行松弛热处理，以便使丝束中两种类型长丝(FA)和(FB)之间表现出平均丝长度差。
牵伸比、热定形条件、松弛热处理条件等，随着聚酯树脂的类型和组成、微孔成形剂的类型和数量、残余伸长改进剂的类型和数量、纺丝条件、卷取速度等而变化。长丝(FA)与长丝(FB)之间在平均丝长度上的差异应适当地控制在长丝(FB)平均丝长度的7～10％。
各种各样膨体复合纱可通过本发明膨体复合纱经过包括同时地牵伸和假捻、不均匀牵伸，和熔纺未牵伸长丝丝束的IL(交络)空气处理来生产。此外，各种各样膨体复合变形纱可通过本发明膨体复合纱与单独程序生产的丝束在上述加工程序之前、期间或以后通过空气处理或并线达到进一步复合而生产出来。
实施例
下面，将通过下面的实施例更具体地解释本发明。另外，在这些实施例中进行以下试验。
(1)丝长度比
膨体复合纱在100℃沸水中、无载荷下处理30min，在室温、无载荷下干燥1日，然后切断成数段(n＝3)，每段具有在0.294mN/dtex(1/30旦)载荷下5cm的长度。某种样品的互相交络和合并状态的长丝(FA)和长丝(FB)，被分成单丝，然后在0.88mN/dtex(0.1克/旦)载荷下测定单丝长度。计算长丝(FA)的平均长度和长丝(FB)的平均长度。随后，根据等式(II)计算丝长度比：
丝长度比(％)＝[(FA)的平均丝长度/(FB)的平均丝长度]×100
(II)
(2)熔纺长丝的最终伸长
让熔纺长丝在25℃和60％的湿度(恒温、恒湿)下静置一整天、一夜，然后切断成100mm长的丝样品。样品固定在Shimazu公司制造的扩张试验机上，并以200mm/min的牵伸速度测定牵伸断裂时的最终伸长。
(3)伸长改进比I(％)
聚酯长丝(FA)的伸长改进比根据以下公式(I)计算：
I(％)＝[ELA/(EL0-1)]×100          (I)
其中ELA是聚酯长丝(FA)未牵伸丝(FA’)的单丝伸长，EL0是在与聚酯长丝(FA)的未牵伸丝(FA’)生产条件相同的情况下由与聚酯长丝(FA)的未牵伸丝(FA’)相同的组合物，只是该组合物不包含残余伸长改进剂，生产的未牵伸聚酯长丝的单丝最终伸长。
(4)碱减量处理形成的微孔直径
将膨体复合纱样品进行碱减量处理，达5～30％的重量减轻。处理过的样品沿垂直于长度方向的方向切断成长度几毫米的段。多根如此获得的切断丝放在载玻片上，然后，通过溅射在10mA×2min条件下使铂沉积在切断丝的外围表面。用电子显微镜摄取沉积了铂的切断丝外围表面的放大照片(15,000倍)。测定切断丝表面上存在的10个微孔(n＝10)的直径，计算微孔的平均直径。
实例1
按如下程序制备聚酯长丝(FA)的丝束。
用于聚酯聚合的酯交换反应完成以后，如表1所示的微孔成形剂被加入到该反应体系中。反应混合物进行缩聚反应，制成特性粘度0.64的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)树脂组合物。树脂组合物在160℃干燥5小时，然后喂入到直径25mm的单轴Fulbright型熔融挤出机中，并在300℃下熔融。如表1所示的熔融状态残余伸长改进剂作为侧线流引入到挤出机中熔融聚酯组合物的主物流中。该熔融混合物通过12-步静态混合器达到均匀分散和混合，穿透直接设在纺丝板上方、孔径25μm的金属纤维过滤器，随后通过285℃、具有48个直径0.3mm和孔壁长0.8mm的圆形挤出孔的纺丝板熔融挤出。喷出的丝状熔融物流通过以0.23m/s从设在纺丝板以下长度9～100cm的熔纺长丝侧吹风冷却圆筒吹拂25℃的空气而冷却和固化。油剂以0.25～0.30wt％的上油率施涂到固化丝的外围，然后丝束以表1所示速度卷绕。表1显示如此获得的长丝(FA)的评估结果。
单独地，由聚(对苯二甲酸乙二醇酯)制备、纱线支数65分特/15根丝、抗张强度2.38cN/dtex、最终伸长140％的POY(中等取向纱)长丝，被用作长丝(FB)。长丝(FA)与长丝(FB)合股，合股丝的丝束以375m/min的速度和1.5％的超喂率喂入到设在供丝辊与第一卷取辊之间的交络喷嘴中。随后，丝束被导引到加热器，加热到140℃，然后引入到设在加热器下游的DTY(牵伸变形丝)机(机器的假捻装置是摩擦盘)中，以D/Y比值等于2.0(D：盘的圆周速度，Y：丝束速度)和1.6的牵伸比进行牵伸和假捻，结果获得假捻膨体复合纱。
由该膨体复合纱制成基重100g/m2的斜纹织物。该斜纹织物随后接受预松弛处理，主松弛处理，预定形处理和20％碱减量处理。所获得的机织织物在130℃染色，然后进行最终定形。表1显示膨体复合纱及其机织织物的评估结果。
表1
实例1
  实验号   微孔成形剂   残余伸长改进剂   长丝(FA)
  类型   含量(wt％)   类型   含量(wt％)   卷绕速度m/min   熔融纺未牵伸丝   牵伸丝
  单丝纤度(分特)   最终伸长(％)   伸长改进比(I)(％)   单丝纤度(分特)
  1   A1   0.7   B1   2.0   3000   1.25   292   116   0.78
  2   A1   0.7   -   -   3000   1.25   140   0.78
  3   A1   0.7   B1   3.5   4500   1.25   235   193   0.78
  4   A1   0.7   B1   6.0   4500   1.25   283   254   0.78
  5   A2A1   1.20.7   B2   0.3   3000   1.25   155   15   0.78
  6   A1   0.7   B2   2.0   3500   1.25   261   118   0.78
  7   A3A1   0.060.03   B3   3.0   3000   1.25   215   93   0.78
  8   A1   0.8   B1   1.5   3500   1.00   276   130   0.63
  9   -   -   B1   1.5   3500   1.00   259   116   0.63
表1(续)
  实验号   膨体长丝复合纱   备注
  丝长度比(％)   可纺性和加工性  微孔直径(μm)   手感
  1   130   好  0.57   好   本发明
  2   102   好  0.48   不好   对比例
  3   119   好  0.61   好   本发明
  4   128   某种程度不好  0.63   好   本发明
  5   105   好  0.89   不好   对比例
  6   125   好  1.10   好   本发明
  7   116   好  0.08   不好   对比例
  8   127   好  0.57   好   本发明
  9   120   好  0.06   不好   对比例
[表1注]
微孔成形剂和残余伸长改进剂的缩写含义如下：
A1：平均碳原子数14的烷基磺酸钠
A2：平均分子量12,000的聚(乙二醇)
A3：平均分子量20,000的聚(乙二醇)
A4：苯磺酸钠-3，5-Mg1/2二羧酸盐
B1：热变形温度T121℃、分子量150,000的聚(甲基丙烯酸甲酯)共聚物(PMMA)
B2：显示T等于110℃、分子量80,000的间同立构聚苯乙烯(PS)
B3：包含4-甲基戊烯-1作为其主要组分、T等于83℃的聚甲基戊烯聚合物(PMP)
由于残余伸长改进剂未加入到试验2的FA中，故如此获得的变形纱的丝长度比显著低；如此获得的复合纱表现出膨松性不足且由碱减量痕迹衍生的触感也不满意。在实验1、3、6和8每一个中，残余伸长改进剂按照本发明规定的数量加入。结果，由于高挤出速率和高熔纺速率，获得满意的停留时间缩短和满意的单丝低纤度，并且达到充分的膨松性和精细的触感。在实验4中，由于残余伸长改进剂加入得过多，伸长改进效果明显。但是，加工性不良，且由于残余伸长改进剂的高热变形温度，致使假捻期间纱线断头特别频繁。另一方面，由于在实验5中残余伸长改进剂加入量不足，FB与FA之间物理性能相差不够，致使复合纱表现出膨松性不足。在实验7中，金属磺酸盐和分子量20,000的聚(乙二醇)在聚合物中的加入量各自不足，结果复合织物不具有精细的触感，因为碱减量处理未能形成有效的微孔，尽管复合纱的膨松性由于残余伸长改进剂的作用而充分地显示出来。在实验9中，其中残余伸长改进剂被加入到不含微孔成形剂的聚酯中，长丝表现出的伸长改进效果比由包含微孔成形剂的聚酯制备的长丝低一些，但机织织物显示出充分的膨松性。然而，该机织织物并未显示精细的触感。
实例2
加入按表2所示微孔成形剂和残余伸长改进剂的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，按照与实例1相同方式以5,000m/min的速度进行熔纺，制成48分特/48根丝的中等取向丝束。该长丝(FA)的丝束用100℃的辊筒热处理，通过将丝束送过180℃的非接触加热器在2％超喂率下进行热处理，最后以4％的超喂率引入到Taslan喷嘴中。单独地，用100℃沸水处理时收缩率15％的间苯二甲酸-聚(对苯二甲酸乙二醇酯)共聚物复丝(45分特/15根丝)的丝束被用作长丝(FB)的未牵伸丝束。长丝(FA)和(FB)的未牵伸丝束彼此平行地以2％的超喂率引入到Taslan喷嘴中，在5kg/m2的空气压力下接受旋转-混合处理，然后以600m/min的速度卷绕。
获得的膨体复合纱按照与实例1相同的方式机织成为基重120g/m2的缎纹机织织物。该织物兼容地具有高膨松性和精细触感。另外，熔纺和变形的加工性也好。表2给出结果。
表2
  实验号   微孔成形剂   残余伸长改进剂   长丝(FA)   膨体复合纱
  类型   数量(wt％)   类型   数量(wt％)   卷绕速度(m/min)   熔纺丝   丝长度比％   可纺性和加工性   微孔直径(微米) 手感
  单丝纤度(分特)   伸长(％)
  10   A1   0.7   B1   3.0   5000   1.0   121   124   好   0.54 好
实例3～4
采用在同一纺丝板上钻孔形成的喷丝头孔A(48个圆形孔，每孔的孔径0.25mm，孔壁长0.5mm)和喷丝头孔B(15或24个圆形孔，每孔的孔径0.38mm，孔壁长0.8mm)。含表3所载的含微孔成形剂的特性粘度为0.64的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)切片，与表3所载的残余伸长改进剂进行掺混，该掺混物在熔融挤出机中熔融并通过喷丝头孔A挤出。单独地，特性粘度0.64的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)切片在另一台熔融挤出机中熔融，并通过喷丝头孔B在喷丝头温度283℃下挤出。两种类型长丝按照与实例1相同的方式卷取，用上油辊在长丝上上油，随后由snell导丝器集束。丝束送过气压2kg/cm2的交络设备从而使它们并线和交络，并线的丝束以表3所示速度卷绕。
获得的熔纺丝束在与实例1相同条件下同时地牵伸并假捻。获得的膨体复合纱按照与实例1相同的方式处理，结果制成机织织物。
实例3的可纺性良好。而且，膨体复合纱的加工性极佳，尽管长丝(FA)的纤度很细，这是因为长丝(FA)与长丝(FB)形成合股状态，在交络步骤中具有周期的搓捻点的缘故。再者，获得的假捻复合纱具有由长丝(FA)和长丝(FB)均匀形成的皮芯双重结构，且不包含部分地未加捻的部分。由该复合纱制备的机织织物质量优良，表现出高膨松性和精细触感。
单独地，在实例4中，由于长丝(FA)和(FB)所用的聚酯都制成含有伸长改进剂，如此获得的长丝(FA)和(FB)在最终伸长上有足够差异，即便当以高于实例3的速度熔纺时。最终获得的机织织物具有良好手感。表3显示评估结果。
实例5
通过一个相同的纺丝板并按与实例3相同的方式熔融挤出，然后以2,500m/min的速度卷取而制成长丝(FA)和(FB)的丝束。获得的丝束并线，在第一和第二导丝辊之间在室温下以1.32的牵伸比进行牵伸，然后以3,300m/min的速度卷绕。利用导丝杆，获得的丝束以1.2倍的牵伸比且不固定牵伸点进行牵伸，进一步在180℃非接触加热器中以1.35倍的牵伸比进行进一步牵伸，最后热定形，从而生产出粗细相间的复合纱。由该复合纱制成机织织物。粗与细的部分在机织织物上以非常小的节距分布，这是由于熔纺程序和导丝杆牵伸期间形成的交络点的作用所致。该机织织物具有极佳膨松性和精细触感。表3显示结果。
表3
  微孔成形剂类型(wt％)   残余伸长改进剂类型(wt％)   长丝(FA)   长丝(FB)
  卷绕速度m/min   熔纺未牵伸纱的单丝纤度(分特)   熔纺未牵伸纱的最终伸长(％)   牵伸丝的单丝纤度(分特)   丝长度比(％)   可纺性和加工性   微孔直径(微米)   手感
  FA   FB   FA   FB   FA   FB   FA   FB   FA   FB
  实例3   A1 0.7   -   B1 1.5   -   3000   1.25   4.3   289   135   0.78   2.7   136   好   0.56   好
实例4 A5 1.0A1 0.5 - B1 3.0 B1 1.5 4500 1.25 4.3 245 124 0.78 2.7 122 好 1.26 好
  实例5   A4 0.8   -   B1 2.0   -   G1：2500G2：3300   1.0   3   310   140   0.6   1.8   130   好   1.43   好
另外，表3中的A5是通式(A)代表的聚氧乙烯聚醚，其中Z是乙二醇残基，R1是有21个碳原子的亚烷基基团取代的亚乙基基团，R2是氢原子，m是3，k是2，并具有6,930的平均分子量。
工业应用
本发明聚酯复丝膨体复合纱具有高品质，并由于其生产期间加工稳定性极佳故可稳定地制取。而且，该复合纱可用于制造具有极其卓越精细手感的织物，因此本发明的工业价值极高。

Claims (5)

1.一种聚酯复丝膨体复合纱，包含两种类型平均丝长度彼此不同的聚酯长丝FA和FB，
聚酯长丝FA，由以下聚酯树脂制成，该树脂包含0.7～1.5wt％微孔成形剂和1.5～4.5wt％残余伸长改进剂，以聚酯树脂的重量为基准，并且
聚酯长丝FA的平均丝长度是聚酯长丝FB平均丝长1.07～1.40倍，
其中
残余伸长改进剂含有一种聚合物，所述聚合物是分子量介于2,000至200,000的不饱和单体的加聚产物，其热变形温度介于90至150℃，而且与聚酯树脂不相容，以及
由下式(I)规定的聚酯长丝FA的伸长改进比I等于或大于50％：
I(％)＝[ELA/(EL0-1)]×100            (I)
其中ELA是聚酯长丝FA未牵伸丝的单丝伸长，EL0是在与聚酯长丝FA的未牵伸丝生产条件相同的情况下由与聚酯长丝FA的未牵伸丝相同的组合物，只是该组合物不包含残余伸长改进剂，生产的未牵伸聚酯长丝的单丝伸长。
2.按照权利要求1的聚酯复丝膨体复合纱，其中聚酯长丝FA的单丝纤度是1.5分特或更低。
3.按照权利要求1的聚酯复丝膨体复合纱，其中微孔成形剂包含至少一种选自具有聚氧化烯基团的聚醚、金属有机磺酸盐和含金属的磷化合物的组分。
4.按照权利要求1的聚酯复丝膨体复合纱，其中残余伸长改进剂包含至少一种选自甲基丙烯酸甲酯的聚合物或共聚物、苯乙烯化合物的全同立构聚合物或共聚物、苯乙烯化合物的间同立构聚合物或共聚物以及甲基戊烯化合物的聚合物或共聚物的聚合物质。
5.一种生产聚酯复丝膨体复合纱的方法，包括：聚酯组合物PA，它包含聚酯树脂、0.7～1.5wt％微孔成形剂和1.5～4.5wt％残余伸长改进剂，以聚酯树脂重量为基准，以及在组成上不同于聚酯组合物PA的聚酯组合物PB，分别通过熔融纺丝的纺丝板熔融挤出；获得的两种类型熔融挤出长丝冷却并固化；以2,500～6,000m/min的速度卷取这两种类型未牵伸丝束，与此同时这两种类型未牵伸丝束合并并集束；牵伸或者牵伸并热定形，或者热定形而不牵伸如此获得的未牵伸合并丝束，牵伸比介于1.5～2.5，并对如此获得的合并丝束施加热松弛处理，以便将由组合物PA成形的丝束中聚酯长丝FA的平均丝长度调节到其中由组合物PB成形的聚酯长丝FB的平均丝长度的1.07～1.40倍，并使得合并丝束变得膨松，
其中
残余伸长改进剂含有一种聚合物，所述聚合物是分子量介于2,000至200,000的不饱和单体的加聚产物，其热变形温度介于90至150℃，而且与聚酯树脂不相容，以及
由下式(I)规定的聚酯长丝FA的伸长改进比I等于或大于50％：
I(％)＝[ELA/(EL0-1)]×100            (I)
其中ELA是聚酯长丝FA未牵伸丝的单丝伸长，EL0是在与聚酯长丝FA的未牵伸丝生产条件相同的情况下由与聚酯长丝FA的未牵伸丝相同的组合物，只是该组合物不包含残余伸长改进剂，生产的未牵伸聚酯长丝的单丝伸长。
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