专利名称：双组分纤维和包含此种纤维的纱线的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚酯短纤维，以及包含此种聚酯短纤维和棉的纺短纤纱(spun yarn)。更具体地说，本发明涉及包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的并列或偏心皮芯双组分聚酯短纤维，它特别适合在棉系统上加工并且由它可生产出高均一性和高伸长-回复的纺短纤纱。本发明还涉及用由此种双组分短纤维构成的纺短纤纱制造的织物。
背景技术：
包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的双组分纤维是众所周知的，正如，例如在美国专利3,671,379和6,656,586以及在日本公开的专利申请号JP2002-180333A和JP2002-180332A，乃至在美国公开的专利申请号2003/0056553和2003/0108740中所公开的。包含聚酯纤维和棉的纱线公开在US6,413,631、日本公开的专利申请号JP2002-115149A以及在美国公开的专利申请号2003/0159423 A1中。然而，这些双组分纤维和棉短纤维的加工可是困难并且由这些纤维与棉组合制成的纺短纤纱的品质可能低于要求。这些纤维的混纺常常要求相对于其它纤维较低的百分率用量，因为增加双组分纤维的百分率用量将使品质恶化。再者，此类纤维的加工困难可限制能生产的品质可接受的纺短纤纱支数范围。
能较好地适合在棉系统上加工的包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的双组分纤维是人们所追求的。包含双组分短纤维和棉并具有优良伸长-回复性的高均一性纺短纤纱也是人们追求的，正如由棉/聚酯纺短纤纱制成的具有均一外观的弹力织物一样。
发明概述本发明提供一种包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的双组分短纤维，其中该双组分纤维具有基本椭圆的断面形状，该形状具有约2∶1～约5∶1的长短轴比(aspect ratio)A∶B，其中A是纤维断面长轴(major axis)的长度，而B是纤维断面短轴(minor axis)的长度，聚合物界面基本上垂直于长轴，断面构型选自并列和偏心皮芯，10％伸长下的强度为约1.1cN/dtex(厘牛/分特)～约3.5cN/detex，自由纤维长度记忆为约40％～约85％，纤维束卷曲显现值为约30～55％。
本发明还提供一种纺短纤纱，其棉支数为约14～约60并且包含含有聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的双组分短纤维，其中纺短纤纱具有约0.1～约150个细区/1000m，约0.1～约300个粗区/1000m，约0.1～约260个毛粒(neps)/1000m和约27％～约45％的沸水(boil-off)收缩，其中双组分短纤维以约30wt％～约100wt％(以纺短纤纱总重量为基准计)的含量存在。
本发明还提供一种织物，选自针织物和机织物并包含含有本发明纤维的纺短纤纱。
附图简述
图1A是包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的圆双组分纤维的光学显微照片图像(放大3000倍)。
图1B是包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的“扇形边椭圆”断面的双组分纤维的光学显微照片图像(放大1000倍)，其中聚合物界面平行于长轴。
图1C是具有长短轴比为约2.1∶1的“椭圆”断面的本发明双组分纤维的实施方案的光学显微照片图像(放大1000倍)。
图1D是具有长短轴比为约3.5∶1的“椭圆”断面的本发明双组分纤维的优选实施方案的光学显微照片图像(放大1000倍)。
图2A是包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙醇酯的具有圆断面的双组分纤维的光学显微照片图像(放大32倍)。
图2B是包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的具有扇形边椭圆断面的双组分纤维的光学显微照片图像(放大32倍)，其中聚合物界面平行于长轴。
图2C是长短轴比为约3.3∶1的具有“椭圆”断面的本发明双组分纤维的优选实施方案的光学显微照片图像(放大32倍)。
图3显示用于纺制具有扇形边椭圆断面的纤维的典型纺丝孔。
发明详述现已发现，包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯并具有特定断面形状以及其它具体特征的双组分短纤维能制成具有高均一性与高沸水收缩二者出乎意料组合的纺短纤纱。高沸水收缩表明，纱线具有高伸长-回复，这是当今织物希望具备的。细纺短纤纱要达到高均一性非常困难，因此这一发现从本发明纺短纤纱的高棉支数的观点来看特别出乎意料。
这里所使用的“双组分纤维”是指这样的短纤维，其中同一大类的2种聚合物处于并列或偏心皮芯关系。
这里使用的术语“并列”是指，双组分纤维的2种组分彼此直接相邻并且二者中任何一个组分的不超过一小部分存在于另一组分的凹陷部分之内。“偏心皮芯”是指，2组分之一完全包围另一组分，但这2个组分不同轴。
这里所使用的“基本椭圆”是指，沿着垂直于纤维纵轴测定的纤维断面面积与椭圆形状的面积偏差小于约20％。通用术语“椭圆”的含义包括“似椭圆”(卵形)和“椭圆(elliptical)”。此种形状在典型情况下具有2个穿过形心、成直角的轴线，长轴(A)和短轴(B)，其中长轴A的长度大于短轴B的长度。在完美椭圆的特殊情况下，椭圆用距2个焦点的距离之和是常数并且等于A的点的轨迹来描述。在似椭圆的较一般的情况下，椭圆的一端可大于另一端，使得与2个焦点的距离之和不一定是常数并且可与椭圆相差20％或更多。这里所使用的“基本椭圆”断面周边可具有或没有恒定的曲率。
“长短轴比”是指椭圆长轴的长度与椭圆短轴长度之比，换句话说A∶B。
“聚合物界面”是指聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯之间的边界，它可以是基本直线或者弯曲的。
“紧密掺混”是指在将混合物喂入到梳理机或者在梳理机上的双喂料斜槽(chute)中混合纤维之前，在敞开的空间(例如，带有称重盘的料斗喂料机)借助重力并彻底地混合不同的纤维的过程。“并条机掺混”是指将梳理的双组分纤维条子与1或多个其它梳理纤维条子(sliver)随着条子在并条机上进行牵伸而同时实现掺混的过程。
本发明纤维具有基本椭圆断面形状，其长短轴比介于约2∶1～约5∶1(例子包括约2.6∶1～约3.9∶1以及约3.1∶1～约3.9∶1)。当长短轴比过高或过低时，纤维会表现出不希望的闪光和低的得色量，并且包含该纤维的纺短纤纱会不够均一。该纤维还具有基本垂直于断面长轴的聚合物界面，和约40％～约85％的自由纤维长度记忆。此种椭圆长丝可由缝形(平的或者具有侧喇叭)、椭圆之类的纺丝孔纺丝制成。
椭圆断面形状在其断面周边上基本上没有沟槽。就是说，当将短轴的长度对着长轴的长度标绘时，只有1个最大值。确实具有沟槽的断面形状的例子是“雪人”、“扇形边椭圆”和“钥匙孔”断面。
该纤维包含2种聚酯，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯，优选具有不同的特性粘度，虽然不同的组合，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，4-丁二醇酯也是可能的。替代地，该组合物可以相似，例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯均聚酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚酯，任选地也具有不同粘度。
双组分纤维具有约40％～约85％的自由纤维长度记忆。自由纤维长度记忆是卷曲的纤维处于其松弛状态时有多么“直”的一个有用度量尺度，换句话说，当不处于张力下时，卷曲的纤维怎样紧密地缠绕。包含双组分短纤维的纺短纤纱，当具有过低的自由纤维长度记忆时，可表现出差的均一性，并且会难以梳理。
双组分短纤维可具有约3.6～约5.0cN/dtex的断裂强度(tenacity)，约1.1cN/dtex～约3.5cN/dtex(优选约2.0～3.0cN/dtex)的10％伸长下的强度(T10)，和约30∶70～约70∶30,优选约40∶60～约60∶40的聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的重量比。断裂强度过低时，纤维可能在梳理期间断裂。当断裂强度过高时，包含该纤维的织物会表现出不希望的起球(pilling)。
包含本发明纤维的聚酯之一或二者可以是共聚酯，并且“聚对苯二甲酸乙二醇酯”和“聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯”的含义中包括此种共聚酯。例如，可使用这样的共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)，其中用于制造共聚酯的共聚单体选自线型、环状和支化脂族二羧酸，其具有4～12个碳原子(例如，丁二酸、戊二酸、己二酸、十二烷二酸和1，4-环己烷二羧酸)；除对苯二甲酸以外并具有8～12个碳原子的芳族二羧酸(例如，间苯二甲酸和2，6-萘二甲酸)；线型、环状和支化脂族二醇，其具有3～8个碳原子(例如，1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇和1，4-环己烷二醇)；以及脂族和芳脂族醚二醇，其具有4～10个碳原子(例如，氢醌双(2-羟乙基)醚，或者聚(亚乙基醚)二醇，其具有低于约460的分子量，包括二亚乙基醚二醇(diethyleneether glycol))。共聚单体的存在量以不损害本发明的好处为度，例如，介于约0.5～15mol％，以总聚合物成分为基准计。间苯二甲酸、戊二酸、己二酸、1，3-丙二醇和1，4-丁二醇是优选的共聚单体。
该共聚酯在制备中也可采用少量其它共聚单体，只要此种共聚单体对纤维的物理性能不具有负面影响。此类其它共聚单体包括5-钠-磺基间苯二甲酸盐、3-(2-磺基乙基)己二酸的钠盐及其二烷基酯，其可以基于总的聚酯以约0.2-4mol％加入。为改善酸性染料可染性，该(共)聚酯也可与聚合仲胺添加剂，例如聚(6，6’-亚氨基-双(六亚甲基)对苯二甲酰胺)及其与六亚甲基二胺的共聚酰胺进行混合，优选与磷酸及其亚磷酸盐混合。少量，例如约1～6毫当量/千克聚合物，三-或四-官能共聚单体，例如偏苯三酸(包括其前体)或季戊四醇，可掺混进去以控制粘度。
本发明纤维还可包含传统添加剂，例如抗静电剂、抗氧化剂、抗菌剂、防燃剂、染料、光稳定剂和消光剂如二氧化钛，只要它们不损害本发明的好处。
纤维经牵伸和热处理之后，有利的是给双组分纤维上油(finish)，例如，施涂到临将它切断为短纤维之前的丝束上。上油率(相对于总重量的百分率)可介于0.05～0.30％。油剂可包含1)烷基或支化的磷酸酯的共混物，或者2)对应磷酸的钾、钙或钠盐，或者这2类按任意比例的共混物，其中每一种可在其脂族链段中总共包含6～24个碳原子。油剂还可包含聚环氧乙烷和/或聚环氧丙烷，或者此类聚醚的短链段可通过酯化而连接到脂族酸如月桂酸，或者通过醚键连接到醇如山梨醇、甘油、蓖麻子油、椰子油或诸如此类上去。此类化合物还可包含胺基团。油剂也可包含少量(例如＜10％)功能添加剂，例如，硅酮或含氟化学品。油剂可包含含有约18个碳原子的单-和二-酸的钾盐与含4～10个氧乙烯链节的乙氧基化聚醚的共混物，其中乙氧基化聚醚可通过12～18个碳原子的正烷基醇与聚醚的共混物之间的反应制备。
没有必要让短纤维的丝束前体中的双组分纤维的卷曲解除对齐(deregistered)以便使纤维的卷曲不对齐(misalign)。类似地，双组分短纤维丝束不要求机械卷曲处理以便使由它制成的短纤维表现出良好可加工性和有用的性能。
该双组分纤维的断裂伸长可介于约15％～约35％，例如约15％～约25％，典型值为约15％～约20％。
双组分短纤维的丝束卷曲显现值(“CD”)介于约30％～约55％，其卷曲指数(“CI”)值介于约15％～约25％。当CD低于约30％时，包含该纤维的纺短纤纱为使由它制成的织物产生优良回复性能的总沸水收缩通常太小。当CI值(过)低时，就需要机械卷曲处理才能做到满意的梳理和纺纱。当CI值高时，双组分短纤维的卷曲可能太大以致不容易梳理，并且纺短纤纱的均一性可能不足。当CI位于可接受数值范围内的较低端时，可使用较高比例聚酯双组分短纤维而不会损害可梳理性和纱线均一性。当CD位于可接受数值范围内较高端时，可使用较低比例双组分短纤维而不会损害总沸水收缩。
双组分短纤维的长度可介于约1.3cm～约5.5cm。当双组分纤维短于约1.3cm时，可能难以梳理，而当它长于约5.5cm时，可能难以在棉系统设备上纺纱。棉花的长度介于约2～4cm。双组分纤维的线密度为约0.7分特(dtex)，优选约0.9分特，直至约3.0分特，优选至约2.5分特。当双组分短纤维的线密度高于约3.0分特时，纱线的手感可能粗硬，并且它可能难以与棉花掺混(混纺)。当其线密度低于约0.7分特时，它可能难以梳理。
本发明的纺短纤纱的棉支数介于约14～约60(优选约16～约40)，并且包含含有聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的双组分短纤维，和选自棉花(优选的)、合成纤维素纤维和丙烯酸纤维的第二短纤维。该纺短纤纱非常均一并具有约0.1～约150(优选约1～70)细区/1000m，约0.1～约300粗区/1000m，约0.1～约260个毛粒/1000m，以及约27％～约45％，例如约30％～约45％的总沸水收缩。当总沸水收缩小于约27％时，纱线的伸长-回复性在当该纱线机织或针织成织物时将太低。
纱线品质因子是纱线质量非常有用的度量尺度，它可从细区、粗区、毛粒数目，质量变异系数以及纱线强度算出。纺短纤纱的纱线品质因子可介于约0.1～约650，例如约1～约300。当品质因子过高时，纱线可不够均一。
另一种描述纺短纤纱均一性的方法是用变异系数来衡量，该数值采用Uniformity 1-B Tester测定。本发明纺短纤纱的质量变异系数可介于约10％～约18％，例如约12％～约16％。
优选的是，本发明纺短纤纱包含本发明纤维，并且该纺短纤纱的断裂强度介于约10～约22cN/tex。当强度过低时，纱线的纺纱过程可困难，并且织造效率和织物强度可都会下降。还优选，纺短纤纱的线密度介于约100～约700旦(111～778分特)。
在纺短纤纱中，双组分短纤维以约30wt％～约100wt％的含量存在，以纺短纤纱总重量为基准计。当本发明纱线包含的聚酯双组分小于约30wt％时，该纱线可表现出伸长-回复性能不足。当双组分短纤维以低于100wt％但高于30wt％的含量存在时，纺短纤纱包含选自单组分聚对苯二甲酸乙二醇酯、单组分聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯、棉、羊毛、丙烯酸和尼龙短纤维的第二短纤维，其含量可介于约1wt％～70wt％，以纺短纤纱总重量为基准计。任选地，本发明纺短纤纱还可包含选自同一组并以约1wt％～约69wt％(以纺短纤纱总重量为基准计)的含量存在的第三短纤维；合在一起，第二和第三短纤维可以约1wt％～约70wt％的含量存在，以纺短纤纱总重量为基准计。
纱线可采用工业上现成的方法如环锭、气流(open end)、喷气和漩涡纺纱方法来纺纱。
由本发明纺短纤纱可制造针织和机织弹力织物。弹力织物的例子包括圆筒、横机针织物和经编针织物以及平纹、斜纹和缎纹机织物。纺短纤纱的高均一性和伸长特性通常被一直带到织物，变成均一的外观和高伸长-回复这样一些高度希望的特性。
试验方法聚酯的特性粘度(“IV”)采用Viscotek Forced Flow ViscometerModel Y-900，以0.4％在19℃并按照ASTM D-4603-96但在50/50wt％的三氟乙酸/二氯甲烷中，而不是在所述60/40wt％苯酚/1，1，2，2-四氯乙烷中测定。随后，测定的粘度与在60/40wt％苯酚/1，1，2，2-四氯乙烷中的标准粘度进行关联以得出报告的特性粘度值。
纤维的线密度和抗张性能采用Textechno(德国)生产的Favimat仪器按照ASTM方法D1577测定线密度，D3822测定强度和伸长。测定是针对至少25根纤维进行的并取平均值写入报告。
在每一个双组分短纤维样品中，纤维具有基本相等的线密度和聚对苯二甲酸乙二醇酯与聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的聚合物比例。在实施例中，没有对双组分短纤维施加任何机械卷曲。
上油率以纤维上的油剂重量百分率给出，测定方法是，从丝束上剪取双组分纤维，利用甲醇将油剂从纤维上萃取出来，蒸发甲醇，随后用称重法确定萃取出来的油剂重量。按下式I计算油剂重量百分数 为确定自由纤维长度记忆，尚未热处理来充分显现卷曲的纤维被拉伸到刚好拉直现有的低卷曲度并剪取长度L1(38mm，在实施例中)。当剪断时，纤维将回缩到其自由(松弛)长度L2并重获其卷曲。自由长度L2是用尺子在零张力下从一簇剪断纤维上测得的，重复该测定3次，将结果取平均。自由长度记忆是用自由纤维长度L2除以伸长的纤维长度L1并将结果表示为百分率算出的，正如下式II指出的自由纤维长度记忆＝(L2/L1)×100(II)图2定量地表示出非本发明纤维(图2A和2B)与本发明纤维(图2C)之间的自由纤维长度记忆差异。
除非另行指出，下面的测定双组分纤维的丝束卷曲显现和丝束卷曲指数的方法被用于实施例中。这里所描述的方法与美国公开的专利申请号2003/0159423 A1中采用的方法在数值上等价。这里显示出改进操作效率的微小修改。为测定丝束卷曲指数(“CI”)，称取1.2m聚酯双组分丝束样品的重量，并算出其旦数；丝束线密度一般介于约40,000～50,000旦(44,000～55,000分特)。在丝束的每一端各系一个结。按下述方法对垂直丝束样品施加张力在下结夹上第一夹具，并在丝束的上端的结处悬吊至少40mg/旦(0.035dN/tex)重量，该丝束上端被引导绕过位于距丝束下端1.1m的静止滚筒的上面。该重量的选择应刚好可将丝束上的卷曲拉直但又不拉断纤维。此刻，丝束基本上是直的并且所有纤维卷曲全都消失。随后，在维持该重量不动的同时，在第一夹具上方100cm处的丝束上施加第二夹具。接着，移去丝束上端的重量并在紧靠下夹具的下面固定1.5mg/旦(0.0013dN/tex)重量，并将第一夹具从下结上拿走，于是让样品反抗这0.0013dN/tex重量回缩。以厘米为单位测定从第二夹具到下结的回缩丝束的长度并将它标为Lr。按照公式III算出C.I。为测定丝束卷曲显现(“CD”)，实施同一程序，所不同的是将1.2m样品-在无约束状态-放入到105℃的烘箱内保持5min，随后在任其冷却至室温至少2min后，再开始测量程序。
CI和CD(％)＝100×(100cm-Lr)/100cm(III)由于只不过将丝束切断为短纤维并不影响卷曲，所以意图是并且应理解，这里提到的短纤维卷曲值指的都是对此种纤维的丝束前体所做的测定。
包含足以控制静电数量的油剂的短纤维的梳理性能通过目测梳理纤网和条子的盘旋来评估。生产出外观均一和没有毛粒并且在加工成条子期间没有圈条器阻塞的梳理纤网的纤维被认为表现出良好梳理性能。不满足这些标准的纤维被认为梳理性不良。
在实施例中，为确定纺短纤纱的沸水收缩(“B.O.S.”)，将纱线在标准绞纱卷绕机上制成25匝的绞纱。在样品维持在卷绕机上绷紧的条件下，用染料标记笔在样品上标出10英寸(25.4cm)的长度(“L0”)。将绞纱从卷绕机上取下，在沸水中无约束地放置1min，从水中取出，并任其在室温下干燥。将干绞纱平铺并再次测定染料标记之间的距离(“Lb0”)。总沸水收缩根据式IV算出。
总B.O.S(％)＝100×(Lo-Lbo)/L0(IV)采用经过了沸水总收缩试验的同一样品，通过施加200mg/旦(0.18dN/tex)载荷，测定伸长的长度，并计算沸水处理以前与沸水以后伸长的长度之间以百分率表示的差值来测定纺短纤纱的“真”收缩率。样品的真收缩率一般小于约5％。鉴于真收缩率仅构成总沸水收缩的非常小一部分，故后者在这里被用作纺短纤纱伸长-回复特性可靠的度量尺度。较高的总沸水收缩对应于希望地较高伸长-回复。
纱线支数是描述纺短纤纱线密度的常用术语。
纺短纤纱的均一性连同其长度在Uniformity 1-B Tester(由Zellweger Uster公司制造)测定并以百分率为单位作为变异系数(“CV”)给出。在该试验中，纱线以400码/分(366m/min)向试验机中喂入2.5min，测定在此期间每大约8mm长度纱线的质量。计算出所测数据的标准偏差，乘上100，并除以被测纱线的平均质量从而得到％CV。Uniformity 1-B Tester还测定每1000码纱线的粗区、细区和毛粒数目的平均数。纱线中的粗区是那些质量比平均质量大至少50％的地方。纱线中的细区是那些质量比平均质量小至少50％的地方。毛粒是那些在纱线中质量比平均质量大至少200％的地方。
纺短纤纱的抗张性能采用Tensojet(也由Zellweger Uster公司制造)测定。强度以cN/tex为单位给出。
纱线品质因子按照公式V计算纱线品质因子＝([E+F+G]×H)/J(V)其中E是每1000码纱线的粗区数目，F是每1000码纱线的细区数目，G是每1000码纱线的毛粒数目，H是纱线质量的变异系数(“CV”)，以百分率为单位表示，每一种都由Uster Uniformity 1-B Tester测定，并且J是纱线断裂强度，以cN/tex为单位表示。
在实施例1和对比例1、2、3和4中，第一牵伸比与总牵伸比的比值介于0.78～0.88，热处理步骤的时间至少是3s。断面长短轴比A∶B通过测量光学显微照片确定并且一般精确至5％。正文中没有提到的纤维制备条件和性能分别载于表1和2。
在表格中，“Comp.”指的是对比例，“B.O.S.”是指沸水收缩，“Ne”是指棉支数(英制)，“nm”表示“没有测定”，“CV”是指质量变异系数，由Uster Uniformity 1-B Tester测定，“T10”指的是双组分纤维在10％伸长时的强度，“let-down ratio”是指引出辊的速度与最后牵伸辊速度之比，“Bico”是指双组分。“Thicks(粗)”是指每1000码纱线的那些质量比平均质量大至少50％的地方的数目。“Thins(细)”是指每1000码纱线的那些质量比平均质量小至少50％的地方的数目。“Neps(毛粒)”是指每1000码纱线的那些质量比平均质量大至少200％的地方的数目。所给出的粗、细和毛粒数目都是由UsterUniformity 1-B Tester测定的。
实施例实施例1A连续双组分长丝，其得自聚对苯二甲酸乙二醇酯(T211，由Intercontinental Polymers公司制造，0.56dl/g IV)和Sorona牌聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯(Sorona是杜邦公司的注册商标)，其IV等于0.98dl/g，该连续双组分长丝以50/50重量比从操作在272℃的箱体(bolck)经计量泵到双组分纺丝组件挤出，组件配备有腐蚀的计量板，它在紧邻纺丝孔的扩孔(counterbore)上方使聚合物流股汇合。粒状二氧化钛消光剂以各0.1～0.4wt％的用量加入到两种聚合物中。聚合物从288孔纺丝板中纺出，其中纺丝孔深0.38mm并具有0.64mm长修改的狭缝的断面，在每条长边的中段具有向外圆顺的膨大部分(最大宽度0.18mm)并具有半径0.06mm的圆弧端。聚合物界面基本上垂直于获得的椭圆断面纤维的长轴。
初生纤维受到约10～14的质量比(空气/聚合物)的侧吹风的冷却；纺丝油剂由计量的接触上油辊以0.1wt％的上油率上油，椭圆(长短轴比2.1∶1(测定-见图1C))纤维以1000m/min的速度卷绕在筒管上。
来自大量筒管的纤维合并成为约50,000分特的丝束并分2个阶段分别采用2.69和1.28的第一和第二牵伸比进行牵伸，最终速度达到50m/min。第一牵伸在35℃的热水浴中进行，第二牵伸，在90℃的热水喷淋下实施。牵伸的丝束在150℃接受热处理，利用稀油剂/水喷淋(0.20wt％，以纤维为基准计)冷却至低于30℃，然后被送到操作在速度低于最后牵伸辊的引出辊上。丝束在室温下干燥并切断为1.5″(3.8cm)的短纤维长度。
实施例1B制造如实施例1A中描述的聚酯双组分短纤维，但做了以下改变。纺出的椭圆纤维的长短轴比是3.3∶1(测定-参见图1D)，所采用的288孔纺丝板中纺丝孔为0.38mm深并且断面是0.76mm长修改的狭缝，在每条长边的中段具有向外圆顺的膨大部分(最大宽度0.14mm)并具有半径0.05mm的圆弧端。let-down ratio是0.942。图2C表明该纤维具有低盘旋表现。
实施例1C制造如实施例1A中描述的聚酯双组分短纤维，但做了以下改变。聚对苯二甲酸乙二醇酯的IV是0.54，聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的IV是0.95。纤维断面是椭圆，长短轴比等于2.4∶1(测定)，纺丝速度是1200m/min，第一牵伸比是2.23，热处理温度是170℃。
实施例1D制造如实施例1A中描述的聚酯双组分短纤维，但做了以下改变。纺出的椭圆纤维的长短轴比为约3∶1(估计)，纺丝孔如同实施例1B。聚对苯二甲酸乙二醇酯的IV是0.54，聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的IV是0.95，纺丝速度是1200m/min，第一牵伸比是2.44，并且热处理温度是170℃。
实施例1E制造如实施例1D中描述的聚酯双组分短纤维，但做了以下改变。纺出的椭圆纤维的长短轴比是3.3∶1(测定)，第一牵伸比是2.52，并且let-down ratio是0.97。
实施例1F制造如实施例1D中描述的聚酯双组分短纤维，但不同的是，第一牵伸比是2.54，热处理温度是165℃。
实施例1G
制造如实施例1D中描述的聚酯双组分短纤维，但做了以下改变。纺出的椭圆纤维的长短轴比是3.5∶1(测定)，第一牵伸比是2.56，并且热处理温度是165℃。获得的低T10值表明，目标let-down ratio 1.0没有达到。实际let-down ratio低于1.0。
实施例1H制造如实施例1B中描述的聚酯双组分短纤维，但做了以下改变。纺出的椭圆纤维的长短轴比为约3∶1(估计)。聚合物的重量比是55/45的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1，3-丙二醇酯的IV是0.94，聚对苯二甲酸乙二醇酯是KoSa 8958C，纺丝速度是1400m/min，第一牵伸比是2.37，第二牵伸比是1.29，热处理温度是180℃。
对比例对比例1按照实施例1A所述制造聚酯双组分短纤维，但具有以下不同之处。纺出的扇形边椭圆(测定的长短轴比2.2∶1-参见图1B)纤维的聚合物界面平行于断面长轴，采用的纺丝孔形状基本上如图3所示。纺丝孔的排列方式造成所要求的界面取向。聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯IV是1.04，第一牵伸比是2.71，let-down ratio是0.85.图2B显示纤维表现出过分盘卷。
对比例2按照实施例1A所述制造聚酯双组分短纤维，但具有以下不同之处。圆纤维(参见图1A)通过直径0.36mm的纺丝孔挤出。第一牵伸比是2.91，第二牵伸比是1.13，let-down ratio是0.85.图2A表明纤维表现出过分盘卷。
表1
表2
表2也显示，本发明纤维具有非常好的梳理性，而非本发明纤维则具有很差的梳理性。
对比例3聚酯双组分短纤维由双组分连续长丝制备，该双组分连续长丝得自聚对苯二甲酸乙二醇酯(Crystar4415-763，杜邦公司的注册商标)，特性粘度(“IV”)为0.52dl/g，和Sorona牌聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯(Sorona是杜邦公司的注册商标)，其IV等于1.00dl/g，该双组分连续长丝通过68孔后聚结纺丝板在255～265℃的纺丝箱体温度下熔融纺丝。聚合物的重量比是60/40聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯。长丝以450～550m/min被从纺丝板上牵引出来并由侧吹风冷却。该长丝具有“雪人”断面，被牵伸4.4倍，在170℃热处理，交络处理并以2100～2400m/min卷绕。长丝具有12％CI，51％CD和2.4分特/长丝的线密度。为转化为短纤维，来自丝饼的长丝经集束成丝束并喂入到传统短纤维丝束切断机中。调节刀片间距以获得1.5英寸(3.8cm)短纤维长度。
对比例4为制造样品对比例4A和对比例4B，除非另行指出，聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯(Sorona牌，1.00IV)一律在约260℃的最高温度挤出，并且聚对苯二甲酸乙二醇酯(“传统”，半消光，纤维级211，来自Intercontinental Polymers公司，0.54dl/g IV)一律在285℃的最高温度下挤出。
纺丝组件加热至280℃，并具有2622圆形孔，直径0.4mm。在得到的并列圆断面纤维(约1～2分特)中，聚对苯二甲酸乙二醇酯占52wt％，聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯占48wt％，并具有0.94dl/g的IV。从多个纺丝部位来的纤维由操作在1200～1500m/min的牵引辊集束并被收集在条筒中。
来自约50个条筒的丝束合并，绕过喂入辊来到操作在低于35℃的第一牵伸辊，穿过操作在80℃的汽蒸箱，随后到第二牵伸辊。第一牵伸为纤维受到的总牵伸的约80％。牵伸后的丝束为约800,000旦(888,900分特)～1,000,000旦(1,111,100分特)。牵伸的丝束通过接触第一组操作在110℃的四辊，操作在140～160℃的第二组四辊，和170℃的第三组四辊而受到热处理。第一与第二组辊之间的辊速比为约0.91～0.99(松弛)，第二与第三组辊之间，该数值为约0.93～0.99(松弛)，而在第三组辊与牵引辊/冷却辊之间，它为约0.88～1.03，因此总松弛let-down是0.86～0.89。最终纤维为约1.46旦(约1.62分特)。油剂喷淋量调节到使丝束上的油剂含量是0.15～0.35wt％。牵引辊/冷却辊操作在35～40℃。随后，丝束被送过操作在35℃下的连续强制对流干燥机并在基本上无张力状态下收集在箱子中。另外的加工条件和纤维性能载于表3。
表3
丝束样品切断成1.75英寸(4.4cm)短纤维，通过紧密掺混与棉花合并，在J.D.Hollingsworth梳理机上以60磅(27kg)/小时的速度进行梳理，并经环锭纺纱制成各种棉支数的纱线。
实施例2制备包含实施例1和对比例1、2、3和4中制备的双组分短纤维样品的纺短纤纱。除非另行指出，棉花是Standard Strict Low MidlandEastern Variety，马克隆尼值4.3(约1.5旦/纤维(1.7分特/纤维))。为利用紧密掺混后生产纱线，通过将棉花和聚酯双组分短纤维投入到双喂料斜槽喂料机(由它喂入到标准纺织梳理机中)中将二者进行掺混。除非另行指出，每根纱线中的双组分聚酯短纤维的数量一律为60wt％，以纤维的重量为基准计。获得的梳理条子是70格令/码(约49,500分特)。在2或3次通过的每一次中(每次通过之前对各个条子进行适当复精梳)6根条子并条在一起牵伸6.5倍，给出60格令每码(约42,500分特)的牵伸条子，后者随后被转化为粗纱，除非另行指出。在纺粗纱的过程中的总牵伸是9.9倍。除非另行指出，该双组分短纤维都经过紧密掺混。然而，对于采用并条机掺混生产纱线的情况，则棉花与双组分短纤维则各自分别进行梳理，随后在条子-粗纱的牵伸步骤期间合并在一起。除非另行指出，该粗纱在Saco-Lowell细纱机上进行环锭纺，其中采用1.35的后牵伸，和29的总牵伸，结果得到22/1棉支数(270分特)纺短纤纱，它具有3.8和17.8捻回/英寸(7.0捻回/厘米)的捻系数。当如此加工100％棉花时，获得的纺短纤纱具有5％的总沸水收缩。纺短纤纱性能载于表4。
表4
注(1)精梳棉(2)并条掺混(3)比马棉(4)该纱线被纺成具有4.2的捻系数，以便获得32.5捻回/英寸(12.8捻回/厘米)。
(5)35wt％双组分短纤维，40wt％棉、25wt％T-40A中等强度(4.95cN/dtex)1.2dpf达克隆(R)聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维，DAK Americas制造(6)35wt％双组分短纤维、40wt％棉、25wt％T-90S高强度(5.65cN/dtex)0.9dpf达克隆(R)聚对苯二甲酸乙二醇酯短纤维，由DAK Americas制造(7)100wt％双组分短纤维表4中的数据显示，本发明短纤维可用于制造质量非常高的纺短纤纱(低细和粗区，低毛粒数，低CV和总体优异的质量)，同时保留高沸水收缩。
权利要求
1.一种包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的双组分短纤维，所述双组分短纤维具有a)基本椭圆断面形状，其长短轴比A∶B介于约2∶1～约5∶1，其中A是纤维断面长轴的长度，而B是纤维断面短轴的长度；b)基本上垂直于长轴的聚合物界面；c)选自并列和偏心皮芯的断面构型；d)介于约1.1cN/dtex～约3.5cN/dtex的10％伸长下的强度；e)介于约40％～约85％的自由纤维长度记忆和f)介于约30％～55％的丝束卷曲显现值。
2.权利要求1的双组分短纤维，其断裂强度介于约3.6cN/dtex～约5.0cN/dtex，其中长短轴比A∶B介于约2.6∶1～约3.9∶1。
3.权利要求1的双组分短纤维，其在10％伸长下的强度介于约2.0cN/dtex～约3.5cN/dtex。
4.权利要求1的双组分短纤维，其中长短轴比A∶B介于约3.1∶1～约3.9∶1。
5.一种纺短纤纱，其棉支数介于约14～约60并包含含有聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯的双组分短纤维，所述纺短纤纱具有约0.1～约150细区/1000码，约0.1～约300粗区/1000码，约0.1～约260毛粒/1000码以及约27％～约45％的沸水收缩，其中双组分短纤维以约30wt％～约100wt％的含量存在，以纺短纤纱总重量为基准计。
6.权利要求5的纺短纤纱，还包含选自棉、合成纤维素纤维和丙烯酸纤维的短纤维，其中双组分以约30wt％～约70wt％的含量存在，以纺短纤纱总重量为基准计。
7.权利要求6的纺短纤纱，其中选择的短纤维是棉，而双组分短纤维具有约2.6∶1～约3.9∶1的长短轴比A∶B，其中A是纤维断面长轴的长度，而B是纤维断面短轴的长度。
8.权利要求5的纺短纤纱，其品质因子介于约0.1～约650。
9.权利要求5的纺短纤纱，其中所述双组分短纤维的自由纤维长度记忆介于约40％～约85％。
10.权利要求6的纺短纤纱，还包含约1wt％～约69wt％聚对苯二甲酸乙二醇酯单组分短纤维。
11.权利要求6的纺短纤纱，其总沸水收缩介于约27％～约45％，并且质量变异系数介于约10％～约18％。
12.权利要求11的纺短纤纱，其总沸水收缩介于约30％～约45％，并且质量变异系数介于约12％～约16％。
13.权利要求6的纺短纤纱，其品质因子介于约0.1～约650，并且总沸水收缩介于约27％～约45％。
14.权利要求13的纺短纤纱，其品质因子介于约1～约300，并且总沸水收缩介于约30％～约45％。
15.一种织物，选自针织物和机织物并包含权利要求5的纺短纤纱。
16.权利要求15的织物，还包含权利要求1的纤维。
全文摘要
本发明提供一种包含聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸1，3－丙二醇酯的双组分短纤维，其中该双组分纤维具有基本椭圆的断面形状，具有约2∶1～约5∶1的长短轴比A∶B，其中A是纤维断面长轴的长度，而B是纤维断面短轴的长度，聚合物界面基本上垂直于长轴，断面构型选自并列和偏心皮芯，10％伸长下的强度为约1.1cN/dtex(厘牛/分特)～约3.5cN/detex，自由纤维长度记忆为约40％～约85％，纤维束卷曲显现值为约30～55％，以及包含该双组分短纤维的纺短纤纱。
文档编号D02G3/04GK1946885SQ200580012659
公开日2007年4月11日 申请日期2005年3月29日 优先权日2004年4月23日
发明者G·D·希特帕斯, S·W·史密斯 申请人:因维斯塔技术有限公司