专利名称：拉伸了的和复合收缩率的聚酯连续空心长丝纱的制作方法
本申请系申请日为1993年8月5日、申请号为93117655．7、发明名称为“连续空心长丝、纱和丝束的改进”的发明专利申请的分案申请。
本发明涉及聚酯(连续)空心长丝的改进，即具有一条或多条纵向孔隙，优选的是在拉伸时能保持长丝孔隙率的长丝；更具体地说，本发明涉及能从同样的原料提供具有所希望的各种不同旦数和收缩率以及其它有用性质的聚酯连续空心长丝，本发明还涉及制备这些空心长丝的方法和由其制备的产品，包括得自该方法的新的聚酯扁平空心长丝纱和膨体空心长丝纱以及丝束形式的空心长丝，和由本发明的空心长丝、纱和丝束生产的后续产品，包括短纤维和由此生产的短纤纱线；由长丝和纱线制成的织物。
传统的聚酯空心长丝通常在其未拉伸的前体长丝被拉伸时不能完全保持其孔隙率(VC)与其前体未拉伸长丝一致。这一直是这些拉伸空心长丝和纱线的缺点，因为如果更大一些的孔隙率是可行的话，由于在这种长丝中存在有效孔隙而能提供比实心长丝更多的优点，因而它们会更适合于许多应用领域。连续空心长丝纱具有我们公知的一些优点，包括增加了密满性(不透明性)，减轻了重量而织物的拉伸性类似，增加了绝缘性(由CLO值较高测得)，具有干爽的手感而增强了由细长丝纱制得的织物的“身骨”和悬垂特性。复杂的拉伸方法如US4，444，710所述Most的热水高倍拉伸方法还一直被采用以发展和保持拉伸过程中的孔隙率(VC)；并一直被用来供给纺织长丝旦尼尔的工业短纤维，尽管使用这种附加加工过程存在经济上和其它方面的缺陷，实际上该加工过程是相当缓慢的。
人们一直希望能找到未拉伸的空心长丝，这些长丝可以基本上避免拉伸时孔隙率(VC)的损失。人们也一直希望某种新的聚酯长丝有可能部分或全部在不论是否加热或是否有后续的热处理过程均可拉伸成均匀的长丝，如Knox和Noe在US5，066，447中所述的那样(常被称之为我们的专利申请)。由于连续空心长丝纱较之传统的空心短纤维纱有不少优点，因而人们一直希望能提供连续复丝纱形式的空心长丝而不限于短纤维纱。这些长丝纱的优点表现在同样重量的情况下稍厚实一些(即松密度更大)，改善了绝缘性(更暖和)，增大了渗透性(更为舒适)，显著增强了抗起球性，更大的芯吸效应(水分转移)；即更象天然纤维制造的织物。连续长丝纱在机织和针织过程中更易加工，并能通过假捻和喷气变形使之膨胀，从而提供用短纤维纱所不可能达到的织物的外观视觉美感和触摸手感。
同样重要的一点是保持沿边(along end)及各长丝间的均匀性。如果均匀性不好往往会使得以后的染色织物含有染色疵点，这显然是不希望的。优选的空心长丝包含有纵向孔隙，它们应满足附加的均匀性标准，如以长丝的对称的载面形状和对称分布的“同心”纵向孔隙为其特征，从而这些空心长丝收缩时形成沿边螺旋卷曲的趋势得到了遏制。
按照本发明的方法，选取下列参数以提供显著孔隙含量的空心聚酯长丝，并最好具有业已表明的那些性能。
用于制备本发明的长丝的聚酯聚合物其相对粘度(LRV)为约13～约23，零剪切熔点(TM°)为约240℃～265℃，玻璃转化温度(Tg)为约40℃～约80℃。
按照本发明，采用取向纺丝方法来制备未拉伸的聚酯空心长丝，其旦数为约1～约5，具有纵向孔隙，总长丝孔隙率占体积的至少约10％，优选具有对称截面的长丝；例如如下所表示的(但不限于此)，具有单一形成筒状空心截面的同心纵向孔隙的圆周截面长丝(见
图1B)类似的具有hexalobal边缘的长丝；截面具有3或4条对称地位于中心实心芯周围的孔隙的长丝(见US3，745，061，Champaneria等，图1-3)；具有两条对称地位于实心部分两边的孔隙、截面为椭圆形的长丝(见Stapp，DE 3，011，118中图1)；具有6条或多条对称地位于中心孔隙周围的、孔隙截面为圆形的长丝(见Broaddus的US5，104，725)。这些截面采用适宜形状的喷丝板喷丝孔来得到。后聚结(Post coalescence)是获取空心长丝的优选现有技术。上述(通常优选的)长丝的对称性截面使其能够制备均匀的拉伸空心长丝，这些空心长丝的更进一步的特征是在收缩时沿边的螺旋卷曲出现的机会很小或没有。当然，如果需要，也可以使用不对称的长丝截面和／或偏心设置的纵向孔隙，这时，能得到所希望的某种触摸和视觉上的外观，这是扁平长丝或变形长丝达不到的。如以下所述，人们也一直希望能提供和使用复合长丝纱(其中长纱有差异，如旦数和／或孔隙率)以得到具有不同触觉外观的织物，这一点在使用基本相同的长丝的传统长丝纱的工艺中并不容易实现。另一种可能性如收缩率不同，能带来新的变化以形成织物外观和功能的差异，如织物刚性低而重量轻，但与实际上无高收缩率的织物比每单位宽度有更大量的纱线支数(有时称之为“经纱根数(ends)”，并且与单独通过孔隙率相比混合收缩率使织物更具膨松感。
通过聚合物熔化料流的后聚结形成空心长丝，优选温度(Tp)比零剪切聚合物熔点(TM°)高约25℃～55℃；其中所说的熔化料流是经挤压通过两处或多处断开的毛细喷丝孔而形成的(见，如图4-6)，这些喷丝孔的挤出孔隙面积(EVA)为约0．2mm2～约2mm2(优选约0．2mm2～约1．5mm2；特别是约0．2mm2～1mm2)，从而EVA与总的挤压面积(EA)之比EVA／EA为约0．6～约0．9(优选约0．7～约0．9)，挤压孔隙面积与纺丝长丝旦数(dpf)s之比[EVA／(dpf)s]为约0．2～约0．6(优选约0．2～约0．45)；新挤出的熔体料流被均匀地骤冷以形成空心长丝(优选使用气流速率(Va)为约10～约30米／分钟，mpm，的径向气流)，优选初始延迟长度(LD)的约2～约10cm，其中，由于纺丝的长丝旦数被减小以保持可接受的沿边旦数偏差，延迟长度也应被减小；在拉细过程基本被完成后将其收成复丝束(优选通过一种计量尖端给油装置(metered finish tip appli-cator guide)；当制备连续长丝纱时通常会进行交织，但对制备短纤维丝束则通常很少或几乎不用交织；以(纺丝)速度(Vs)约2000～约5000米／分钟退绕，通常再卷成筒子卷装(对纱，而不是对短纤维)。优选的取向纺丝方法进一步的特征包括选择聚合物LRV，零剪切聚合物熔点TM°，聚合物纺丝温度(Tp)，纺丝(即退绕)速度(Vs，米／分钟)，挤压孔隙面积(EVA，mm2)及纺丝的(dpf)s以提供“表观总拉伸功(Wext)a”(以下会定义)至少约为1，从而在纺丝线拉线中孔隙率至少应为约10％，且(Wext)a至少为约10。
按照本发明的另一个方面，提供了一种取向纺丝的未拉伸的初纺空心长丝纱，长丝旦数高至约5，总长丝孔隙率(VC)为体积的至少约10％，(优选至少约15％，特别是至少约20％)，干热收缩张力峰值温度T(STmax)为比聚合物玻璃转化温度Tg高约5℃～约30℃，未拉伸的长丝的更进一步的特征是断裂伸长率(EB)约40％～约160％，7％伸长强度(T7)为约0.5g／d～约1．75g／d，(1-S／Sm)的值大于约0．4；优选的纱线的进一步的特征是断裂伸长率(EB)约40％～约120％，7％伸长强度(T7)为约0．5g／d～约1．75g／d，(1-S／Sm)值至少约为0．6；特别优选的纱线的进一步特征是断裂伸长率(EB)约40％～约90％，7％伸长强度(T7)为约1～约1．75g／d，(1-S／Sm)值大于约0．85，其中(1-S／Sm)在下文定义。
空心长丝的旦数优选为约1～约4，特别是约1～约3，更优选为约1～2。为了制备超细旦数如dpf小于1的空心纺织长丝，希望能使用共同申请号07／925，042所公开的技术，参见如上，该文献被引入本发明作参考。
按照本发明，提供了各种形成初生纱的加工方法，特别涉及拉伸过程和所形成的纱。例如，该加工方法一般可以是单端或多端，分开的或连接的热或冷拉伸方法，有或无后续的热定形过程，从而制备均匀的拉伸空心扁平长丝纱和喷气(拉伸)变形的空心长丝纱，长丝的旦数为约1～约4，(优选约1～约3，特别是约1～约2)，孔隙率(VC)至少约10％(优选至少约15％，特别是至少约20％)。在拉伸假捻变形中，孔隙通常瘪缩，形成“类似棉花”的形状。拉伸后的长丝或纱的特征通常是剩余断裂伸长率(EB)为约15％～40％，精练收缩率(S)小于约10％，7％伸长强度(T7)至少约1g／d，优选后屈服模量(post-yield modulus)(Mpy)为约5～约25g／d。
本发明优选的聚酯空心未拉伸和拉伸的“扁平(flat)”长丝纱的进一步特征是从头至尾均匀，测量从头至尾旦数散布(DS)，其值小于约3％(特别是小于约2％)孔隙率(VC)的变异系数(％CV)小于约15％(特别是小于约10％)。
本发明也提供了一种用于制备棉花状复丝纱的方法，该方法选择Tp为(TM°+25)～(TM°+35)，使用的挤压模板的特征是总入口角(S+T)小于40度(优选小于30度)，[(S／T)(L／W)]值(下文是义)小于1．25，使用的延迟骤冷长度小于4cm；选择毛细管流速w和退绕速度Vs，使(9000w／Vs)和[1．3／(RDR)s]的剩积在约1～2之间，其中(RDR)s是纺丝未拉伸长丝的剩余拉伸比。
新的取向纺丝未拉伸空心长丝具有重要的、新的和有用的能力，它们能被拉伸成微细的长丝旦数而不会显著地损失其孔隙率(VC)；即，其(VC)D／(VC)UD值(即，拉伸的长丝与未拉伸的长丝的孔隙率之比)大于约0．9，优选约1，特别是大于约1(即，在拉伸时，孔隙率会有增长)。特别优选的聚酯未拉伸空心长丝也可以部分地(和全部地)被拉伸成均匀的长丝，拉伸可采用热拉伸或冷拉伸，有或无后热处理过程，使这种本发明特别优选的聚酯空心长丝能够与母申请的实心聚酯未拉伸长丝共拉伸，和／或与尼龙未拉伸的长丝共拉伸以提供均匀的复合长丝纱，其中尼龙长丝可以在熔体纺丝(如从相同或不同的纺丝头组件共纺丝)中与本发明的聚酯空心长丝混合，或者在拉伸过程之前在一个单独的共混步骤中混合。
图1A-1C是长丝截面的示意放大照片；图14显示的是因后聚结不完全而不是空心状的长丝(该长丝在本文中称为“开环的”，它们也是有用的，如本文中所讨论的)；图1B显示了本发明的具有同心纵向孔隙(孔洞)的圆形长丝；图1C显示了本发明的变形空心长丝以表明孔隙如何在拉伸假捻变形工艺中几乎完全瘪缩起来。
图2是百分(精练)收缩率(S)与百分断裂伸长率(EB)的关系曲线示意图，其中，(直)线1，2，3，4，5和6分别表示(1-S／Sm)值0．85，0．7，0．6，0．4，0．1，和0，曲线7表示对于一系列通过例如增加纺丝速度，但保持所有其它过程变量不变所制成的纱线的典型的收缩率与断裂伸长率的关系，改变其它过程变量(如dpf，聚合物粘度)将产生一族“类似的曲线，这些曲线基本上平行于线7。垂直的虚线划出本发明优选长丝的EB值的范围，如可直接应用的纱线的EB值为40％～90％，作拉伸喂入纱的EB值为90％～120％，以老化稳定性为基础将160％作为实际应用的上限，用“宽间隔”／／／／／／区域表示的本发明优选的空心长丝特别适合于作拉伸喂入纱，其EB值约为40％～120％，(1-S／Sm)值至少约为0.4(线4下方；用“密间隔”／／／／／／区域表示(以EB值约40％～约90％(1-S／Sm)值至少约0．85(线1下方为边界)的本发明优选的空心长丝特别适合于直接用作纺织长丝。
图3A显示了两条线(Ⅰ和Ⅱ)，画出了收缩率(S)与结晶体积百分数(Xv)之间的关系，通过浮选(flotation)密度进行测量，用％颜料(pigment)进行校正，是熔体纺丝过程中无定形区域的应力诱导结晶(SIC)程度的量度，其中线Ⅰ是取向纺丝“实心”长丝(非本发明)的精练收缩百分率(S)的示意曲线，该长丝的断裂伸长率(EB)为约160％～约40％，纺丝时使用宽范围的加工条件(如，长丝旦数和截面，纺丝速度，聚合物LRV，骤冷，毛细管尺寸(L×D)和聚合物温度Tp)。需要指出，收缩率是单调(Single)曲线(线Ⅰ)下降，收缩率的倒数(S)-1×100与Xv呈现直线关系。由这种不同EB值的纱线得到的收缩率S与Xv的关系支持如下的观点在EB值范围内，SIC度是一个主要的结构因素，而应力诱导取向(SIO)度仅仅是一个次要的结构因素，这一点是对于决定精练收缩率S而言的。相应于Xv值为约10～20％的收缩率值S约50％(点a)～约10％(点b)一段是拉伸喂入纱线的优选SIC段，而相应于Xv大于约20％的收缩率小于约10％一段是直接使用纺织纱线的优选SIC段(b-c)。线Ⅱ(以S％的倒数值×100画出)提供了一种估计Xv值的更简单的途径，本发明的空心长丝(EB)值约为120～40％，因而分别相应于线Ⅰ上的点a和点b，线Ⅱ上的点a＇和b＇表明了用于拉伸喂入纱线的优选值。
图3B是TCC对无定形双折射关系曲线的示意图，(TCC为“冷结晶”的峰值温度，是在20℃/分钟加热速度下用差示扫描量热法(DS℃)测定的)，无定形双折射是对无定形取向的一种量度(如Frankfort和Knox所表示的)。对于那些测定双折射比较困难的长丝，TCC值是一种无定形取向的有用量度。本发明的长丝的TCC值约为90℃～110℃。
图3C是后屈服正割模量Tanβ(即“Mpy”)与双折射的关系曲线示意图。本文中Mpy是由式(1．20T20-1．07T7)／0．13计算出来的，其中T20是在20％伸长时的强度，T7为7％伸长时的强度。如可被看出的结果，当高于约2g／d时，后屈服模量(Mpy)提供了一种取向纺丝的拉伸且变形的长丝的双折射的有用量度。
图4A和4B，5A和5B，6A和6B图示说明了用于对具有单一同心纵向孔隙的圆形长丝进行纺丝的喷丝板毛管装置(如果超过一个纵向孔隙或者如果要求非圆形截面的长丝时将需要不同的毛细管喷丝板)。图4A，5A和6A均是通过喷丝板的垂直截面，而图4B，5B和6B分别相应于图4A，5A和6A中的毛细管装置是熔化的长丝物流挤出处喷丝板正面图。喷丝扳毛细管的排出喷丝孔被设置成弧形槽(在图4B，5B和6B中显示)，弧形槽宽度为“E”，弧形槽被宽度为“F”的间隙分隔，从而其外径(OD)为“H”，内径(ID)为(H-2E)，(喷丝孔)挤压孔隙面积(EVA)与总的挤压面积(EA)之比为[(H-2E)／H]2；其中(喷丝孔)EVA被定义作(3．14／4[H-2E]2)，图5B的弧形槽具有扩大端(称之为趾(toe)”，增大到宽度(G)，由半径(R)所表明。在图4A，5A和6A中用高度或深度(A)来表明喷丝孔毛细管。如图4B和5B所示，聚合物可通过锥形逆流孔喂入喷丝孔毛细管，其中总的逆流孔入口角(S+T)是由S和T组成，以中心线(CL)为准，S为内侧的入口角，T为外侧的入口角。图4A中S＞T。优选喷丝板的进一步详细的情形在我们的同时申请的专利申请DP-6005中给出，其内容被引入本发明作参考。在图5A中，T=S，这种情形是更为常用的。但聚合物也可以使用直壁容器喂入(图6A)，在容器底部有一小的倾斜部分(B)，聚合物从该处由容器流至高度或深度(A)的喷丝孔毛细管。喷丝孔毛细管如图6A所示，最好应使其毛细管深度(本文中也称之为高度或长度L)通常至少约为2X(优选2～6X)，图4A和5A(所显示的喷丝孔毛细管的深度即，至少约8mils(0．2mm)，优选至少10mils(0．254mm)，从而使深度(L)与槽宽度(w)之比(在图6A和6B中分别为A和E)为约2～约12；其一般的深度／宽度的A与E之比(L／W)为小于约2。这种较大的深度／宽度(L／W)比值改进了聚合物的均匀性计量，并增强了高孔隙率的喷丝孔膨胀。为了提供足够的压力降，如需要流动均匀性，所有使用的毛细管均并入一个计量毛细管(位于上面，在图4～6中未示出)。但是，随着喷丝孔毛细管深度(L)的增加，对“额外的”计量毛细管的需要就变得不太重要，同样，使用锥形逆流孔的喷丝板(图4A和5A)的入口角的大小和对称性也不再是关键了。
图7显示了四条线，是以每百万(ppm)之几份测量的表面环三聚物(SCT)的量与纺丝的50-长丝纱的关系图线1和线2是在2500ypm(2286mpm)下纺丝的结果，1和2分别为不具有孔隙和具有孔隙；线3和线4是在3500ypm(3200mpm)下纺丝，3和4分别为不具有孔隙和具有孔隙。SCT随着单丝旦数降低，且随着纺丝速度降低(即SIC程度)。插入的简图表示出SCT可能的扩散途径，因而表明了本发明的空心长丝所观测到的较低的SCT。优选的空心长丝其SCT值少于约100ppm。
图8是断裂伸长百分率(EB)与纺织速度关系示意图，(Ⅰ)为取向纺织未拉伸的聚酯，(Ⅱ)则为尼龙，在速度为约3．5Km／min～6．5Km／min(区域ABCD所限定)，特别是速度为约4．5～6．5Km／min(区域BGEF所限定)时，未拉伸的聚酯和尼龙长丝的伸长率具有同一数量级。未拉伸的尼龙长丝的伸长可以随着聚合物RV增长(chamberlain US 4，583，357和4，646，514)，使用链支化剂(Nunning US 4，721，650)或使用选择的共聚酰胺和较高的RV(Knox等US 5，136，666)而增加。未拉伸的聚酯的伸长率可以通过较低的特性粘度及使用共聚酯(Knox．US 4，156，071和Frankfort与Knox的US 4，134，882及4，195，051)及掺入少量的链支化剂(Maclean US 4，092，229，Knox，US 4，156，051和Reese．US4，883，032，4，996，740和5，034，174)而增加。聚酯长丝的伸长率与长丝旦数和形状的变化特别相关，随着长丝表面到体积(surface-to-volume)的增长，伸长率下降(即随长丝旦数和非圆形状之中的一种或全部下降)。
图9显示了松驰／热定形温度(TR，℃)与拉伸的纱线的剩余拉伸比(RDR)D之间的关系，图示了尼龙66的[1000／(TR+273)]与(RDR)D间的关系，如Boles等PCT／US91／04244(1991．6．21)所述。通过选择满足区域Ⅰ(ABCD)和Ⅱ(ADEF)(图9)的条件可以得到适用于临界染色(critically dyed)的产品用途。如果拉伸和热定形的程度达到下述关系式所述的平衡1000／(TR+273)＞／=[4．95-1．75(RDR)D]，就能实现可接受的从始至终染色均匀性。该松驰温度与(RDR)D的关系也可在下述情形下应用，共拉伸和热松驰或热松驰预先拉伸并共混的复合长丝纱，如共拉伸复合长丝纱，如尼龙／聚酯长丝纱。
图10是孔隙率百分数(VC)与表观总拉伸功(Wext)a之间的半对数图局部，(Wext)a以Log10作坐标，由下文所指示的进行计算，由开放的区域ABC表征本发明(Wext)a＞10，VC＞10％的优选长丝，可以理解，线BA和BC均可过点A和C向外延伸，且是无限的。(对图10更详细的描述见实施例ⅩⅩⅤ)。
图11A～11D显示了圆形长丝的横截面，图11D为实心长丝，外径(OD)为D，无孔隙；图11A，11B，11C中外径为do，为本发明三种代表性可比较的空心长丝，它们都有孔隙。图11A～11C中内径(ID)表示为di。11A代表的长丝是空心的，但与图11D的实心长丝具有同样的旦数(单位长度的质量)；也就是说，它们的截面包含的聚合物量相同(即，11D的总截面面积等于11A中环形阴影线区域“管壁”的面积)。可以理解类似图11A的一族空心长丝能被制成具有不同的孔隙率，但旦数相同。由图11A的长丝制得的织物与11D长丝制得的织物重量相同，但将更为膨松，且更具“刚性”，即该长丝更具抗弯曲性。图11B所表示的长丝也是空心的，并设计成与图11D的长丝具有同样的“刚性”(抗弯曲性)；“刚性”部分地决定了织物的“悬垂性”或“身骨”，因此由11B和11D的长丝制得的织物具有相同的悬垂性。需要注意，图11B的壁中聚合物少于图11A，故，也少于图11D。因而由图11B的长丝形成的织物重量更轻，更为膨松，这是相对于11D的织物而言的。一族类似图11B的空心长丝能被制成具有不同的孔隙率，但具有同样的“刚性”。由图11C所表明的长丝与图11D的长丝具有同样的外径(do)，一族类似图11C的空心长丝能被制成具有不同的孔隙率，但是相同的外径。图11C和11D的长丝制成的织物将具有相同的长丝和织物体积，但图11C的长丝形成的织物将更轻一些，且具更小的“刚性”。图11A，B，C和D所表示的几种类型长丝的其它讨论在实施例ⅩⅩⅣ中。
图12为纤维(织物)重量(左边的纵轴)的变化(降低)与孔隙率(VC)增长，即随着(di／D)比值的增长的关系图；其中线a、b和c分别代表图11A、11B和11C所代表的几族长丝(及其织物)重量的变化。例如，对图11A类的长丝，即使di和孔隙率增长，旦数将依然不变，因而线a是水平的，表明随着孔隙率增长长丝重量不变。图12也面出了纤维(织物)体积(右边的纵轴)与孔隙率(di／D)的关系，其中，a＇，b＇和c＇分别相应于图11A，11B和11C的几类长丝。在该情形下，线C＇是水平的，因图11C的长丝的外径保持不变。
图13为纤维(织物)“刚性”(弯曲模量)的变化与孔隙率(di／D)的关系图，其中线a，b，c相应于图11A、11B、11C的长丝。在这种情形下，线b是水平的，因为即使孔隙率增长图11B的长丝的“刚性”也保持不变。
用于制备本发明的取向纺丝长丝的聚酯聚合物选择具有下述特征相对粘度(LRV)为约13～约23，零剪切熔点(TM°)为约240℃～约265℃；玻璃转化温度(Tg)为40℃～80℃(其中TM°和Tg是在氮气下，以加热速度为20℃／分钟进行二次DSC加热循环测量的)。所说的聚酯聚合物是一种直链缩聚物，它由可变的A和B单元组成，其中A是式-O-R＇-O-的亚烃基二氧基结构单元，B＇为式-C(O)-R″-C(O)-的亚烃基二羰基单元，其中R＇主要是-C2H4-；如亚乙二氧基(乙二醇)单元-O-C2H4-O-，R″主要是-C6H4-，如1-4苯二羰基单元-C(O)-C5H4-C(O)-，因而提供了约85％再现结构单元如对苯二甲酸乙二醇酯-O-C2H4-O-C(O)-C5H4-C(O)-。适宜的聚(对苯二甲酸乙二醇酯)在本文中称为PET或2GT，这些聚合物可以按DMT方法形成，如H．Ludewig所著“Polyester Fibers，Chemistry and Technology”，一书所述(John Wiley and Sons Limited 1971)，也可以通过TPA方法形成，如Edging的US 4，110，316所述。所包括的共聚多酯还有，其中高至约15％的亚烃基二氧基和／或亚烃基二羰基单元被不同的亚烃基二氧基和亚烃基二羰基单元替换，提供了具有如下性质的产物增强的低温染料分散能力，舒适性和外观美观。适宜的替换单元公开在例如Most，US 4，444，710(实例Ⅵ)，Pacofsky的US 3，748，844(第四栏)，Hancock等US4，639，347(第三栏)。
如果需要，本文所用的聚酯聚合物可以通过掺入离子受色位置而改性，如亚乙基-5-M-磺基-间苯二酸残基，其中M为碱金属阳离子，掺入摩尔百分数为约1～约3，在knox的US 4，156，071，MacLean的US 4，092，229，Reese的US 4，883，032；4，996，740和5，034，174中描述了用于本发明以影响特别是用离子受色位置改性的聚酯和／或共聚酯的收缩率和张力的代表性链支化剂。为了由改性聚酯得到低收缩率的未拉伸喂入纱线，最好增加聚合物粘度约+0．5～约+1．0LRV单元，和/或添加少量的链支化剂(如，约0．1mol％)。为了调整取向纺丝的长丝和其拉伸了的长丝的可染性或其它性能，可向聚酯聚合物中加入一些二甘醇(DEG)，如Bosley和Duncan的US 4，025，592所述，以及结合有链支化剂的加入，如Goodley和Taylor的US 4，945，151所述。
本发明的未拉伸的空心长丝是用聚酯聚合物熔体物流经后聚结而形成的，如英国专利838，141和1，106，263所述，将聚酯聚合物熔体在高于其零剪切熔点(TM°)约25℃～约55℃的温度(Tp)下挤出，首先通过直径(D)、长度(L)的计量毛细管，如Cobb以3，095，607所述(如需要可对尺寸(D)×(L)进行改进，按Hawkins的US3，859，031进行)，这类似于Knox的US的US 4，156，071的实施例6中所用的那些；然后，通过多个断开的喷丝孔，如Hodge的US 3，924，988图1中所述，Most的US 4，444，710的图3，Champaneria等US 3，745，061中所述，进一步的描述在本申请图4B，5B，6B中。
当使用短的喷丝孔毛细管(如在图4A和5A中所述)，锥形逆流孔的使用和构型是优选的可获得大的孔隙率和完全的聚结。用于本发明中的这种优选逆流孔的一般特征是总的入口角(在本文中为内侧入口角S和外侧入口角T之和)约为30～约60度(优选约40～约55度)；其中内侧入口角S至少应为约15度，优选至少20度；外侧入口角T至少为约5度，优选至少10度；从而，当从深度／宽度比(L／W)小于约2的喷丝孔毛细管以低质量流速(即，低dpf长丝)挤压时，(S／T)比值为约1～约5．5(优选约1．5～约3)。应当理解，这些一般表达的参数并不能保证获取最佳长丝，或者获得刚好完全的聚结，但其它的考虑也是重要的。例如，在实施例Ⅰ和其它实例中所用的喷丝板的总入口角为60度，与不按本发明的产物比可得到优良的空心长丝。应该注意，总入口角(S+T)为30度，S=T的逆流孔会制出如实施例ⅩⅩⅡ和图1中所表明“开环”的长丝。当使用深的喷丝孔毛细管(如图6A所示)时，逆流孔的构型并不关键，可以使用较简单的贮存器类型(图6A)。
对于本发明，设置弧形喷丝孔扇形体(如图4B，5B和6B中所画出的)以使挤压孔隙面积(EVA)与总挤压面积(EA)之比(EVA／EA)为约0．6～约0．9(优选约0．7～约0．9)，挤压孔隙面积EVA约0．2mm2～约2mm2(优选约0．2～约1．5mm2，特别是约0．2～约1mm2)。为了简化起见，这些计算值省略了由小的实心“间隙(gap)”构成的面积，即被称之为“接头(Tabs)”的毛细管弧形喷丝孔端间的面积。通常，弧形喷丝孔可以具扩大端(本文中称之为“趾”)，如图5B所示，用以弥补被喷丝孔断开处的接头所挡住的聚合物物流。在形成的挤压膨胀不足以形成完全和均匀的后聚结时，这一点非常重要。据观察，对纺丝旦数约2～约5的长丝，具有“趾”及有与槽呈对称的入口角的喷丝孔(如，内侧入口角S=外侧入口角T)，如图5A和5B所示，通常足以提供均匀的空心长丝。然而，随着纺丝旦数(dpf)s降至小于约2，该喷丝孔能提供的长丝孔隙率会减至小于约10％，并会有更大的可能不完全后聚结而导致如图1所示的“开环的”。业已发现，为了形成均匀的细旦数的空心长丝优选采用由图4B所表明的无“趾”的弧形喷丝孔挤出，减小挤出孔隙面积(EVA)至约0．2mm2～约1．5mm2(特别是约0．2mm2～约1mm2)同时(EVA／EA)比为约0．7～0．9。如果在此低聚合物流动速度下挤出物膨胀不充分，那么最好通过使用不对称喷丝孔逆流孔(见图4A)(如以上所讨论的)或使用图6A所示的深的喷丝孔毛细管来增强并引导挤出物膨胀，从而达到所希望的孔隙率和完全的后聚结，上述图6A所示的毛细管槽深度“L”与宽度“D”比值(L／W)为约2～约12，特别是约4～约12。
在使用足够仔细地选择的喷丝板按如上所述形成弧形熔体物流后，新挤出的熔化物流后聚结以形成空心长丝，其中，孔隙基本上沿长丝的长度都是连续和对称的。最好在后聚结期间或刚完成后聚结之后防止挤出熔体受空气流干扰，这可以通过使用设有延迟管的横流骤冷完成，例如，Makansi的US 4，529，368中所述的那样，优选使用设有延迟管的径向骤冷，如Dauchert的US 3，067，458中所述，其中延迟管长度很短，在Knox的US 4，156，071的实例1，2和11及最近授权的“专利申请”(申请号07／338，252)中，其长度约为2～10cm。径向骤冷优于横流骤冷是因为它通常能在拉细和骤冷期间提供更大的孔隙保留，如Broaddus的US 4，712，988以前所述。在本发明实施例Ⅴ-10，11和12中可以观察到，由于纺丝旦数(dpf)s降低，通过缩短径向骤冷组件的延迟长度(LD)可以保持(在某些情形下增强)从始至终旦数的均匀性，这与US 5，066，447所公开的内容一致。也观察到，通过使用较低的聚合物温度(Tp)和／或减少延迟骤冷而增强挤出物粘度会增强孔隙百分率；但是，对于给定的拉细程度和拉细速度，太高的挤出物熔体粘度可能导致不完全的后聚结(见图1称为“开环的”)和长丝断裂。
骤冷后的空心长丝在距挤出点约50～150cm的距离(LC)处被收集成复丝束。优选采用Agers的US 4，926，661所述的计量尖端给油装置(metered finish tip applicators)来完成全部骤冷的长丝束的集束。集束区长度(LC)，骤冷延迟长度(LD)和空气流动速度(Va)最好选为能使长丝均匀，其从始至终的旦数变异(本文中称之为旦数散布，DS)小于约4％(优选小于约3％，特别是小于约2％)。例如，10cm的径向骤冷对2．286／Km／min下以1．7dpf纺丝时是可接受的，而对于同样速度下1．dpf的纺丝则是不可接受的。将延迟长度(LD)降至约2-3cm则可使在上述速度下得到从始至终的均匀性。集束区的长度(LC)在可理解的范围内变化以助于获取可接受的旦数散布；但在足够高的纺丝速度下，人们都知道集束区的缩短也会稍微地增加纺织应力，因而降低纺丝纱伸长率和收缩率，如德国专利2，814，104对实心长丝的纺丝所公开的内容。该研究结果也被本发明采用作为第二种途径以轻微地改变对于给定的纺丝速度(VS)和(dPfs)纺丝长丝的拉伸性能和收缩性能，并增加孔隙率(VC)。
然后，将集束后的长丝束以约2～5Km／min的纺丝速度(VS)(优选约2．5～4．5Km／min)退绕。长丝通常被交织和卷绕成连续长丝纱的卷装，如果这正是需要的话。长丝交织的成品类型、含量和程度的选择是基于产品用途的加工需要。如果需要的话，本发明的空心长丝最好由在纺丝整理中用烧碱处理过的未拉伸喂入丝制备(使用如US 5，069，844和5，069，847所述技术)以增强空心丝的亲水性，并改进湿芯吸能力和舒服性。优选采用空气喷射得到纱交织，如Bunting和Nelson的US 2，985，995及Gray的US 3，563，021所述，其中，丝间缠结(本文称之为快速点计数(rapid pin count)PRC)度的测量根据US 3，290，932(Hitt)。
业已观察到，孔隙率(VC)随着纺丝速度和初纺长丝旦数(dpf)s增加。为了纺出无孔隙率(VC)损失微细旦数的长丝，可增加纺丝速度(VS)。除了纺丝速度(VS)和长丝旦数(dpf)s，发现长丝孔隙率(VC)也随聚合物熔体粘度增加[与聚合物相对粘度(LRV)和零剪切聚合物熔点(TM°)与挤出聚合物温度之比的六次方的乘积成正比；如与[LRV(TM°／Tp)6]成正比)。此外，孔隙率百分数也随挤出孔隙面积EVA的平方根近似线性增加，即对EVA／EA之比[(=(ID／OD)2]约0．6～约0．9(优选约0．7～约0．9)的喷丝孔，随内径(ID)线性增加。
从以上讨论看出，提供未拉伸的孔隙率(VC)至少约10％的长丝的优选方法可以表示为经验方法表达式VC％=KpLog10{(k[LRV(TM°／Tp)6][(dpf)s(VS)2][(EVA)1／2]n}其中括号{}中表达的是“表观拉伸功(Wext)a的代表性测定值，空心长丝在拉细过程中以(Wext)a进行；“Kp”为VC(％)关于(Wext)a半对数曲线的斜率，Kp值是给定的聚合物固有“粘弹性”的量度，该值部分地决定喷丝孔膨胀的程度；指数“n”值取决于喷丝部件毛细管的“几何结构”(即S／T值和L／W值)；为简单起见，“n”值由((S／T)(L／W)]给出。在图6A示出的(L／W)值较大的喷丝孔毛细管的情形下，可以预计“n”值与(L／W)不是线性的，但将会矫直(即，(L／W)m，其中m小于1)，相对(L／W)建立平衡，且喷丝孔膨胀也变得不取决于(L／W)]。当使用图6A所示的贮存器时，(S／T)值定义为“1”。这里定义一个参考态，对喷丝孔毛细管具有对称的入口角(S=T)，槽深(L)等于槽宽(w)，从而给出(L／W)值为1，因此n值为1。对参考态来说，常数“k”为值为10-7的比例常数(由选定的VS和EVA的单位决定)，(Wext)a值为10；因而参考态时孔隙率定义为VC(％)=KpLog{10-1}=Kp；其中对2GT均聚物任意地将Kp值选为“10”，从而在加工条件下，W(ext)a值为10，长丝孔隙率(VC)为10％。上述经验研究表明孔隙率(VC)直接与加工参数相关，通过(Wext)a值而与挤出喷丝孔的几何结构(经“n”值)、选择的聚合物(经Kp值)相关。在关于(Wext)a的表达式中，纺丝速度的单位为米／分，喷丝孔毛细管的单位为mm2。
上述表达式表明，孔隙率(VC)可以通过增加“表观拉伸功”(即通过增加纺丝速度(VS)，挤出孔隙面积EVA，聚合物LRV，长丝旦数(dpf)s以及降低聚合物温度Tp)而增加，从而提供了形成高孔隙率微细丝的加工原理。为了对抗孔隙率随长丝旦数(dpf)s减小而引起的减小，可增加纺丝速度(VS)、毛细管挤出孔隙率(EVA)及聚合相对粘度(LRV)，降低聚合物温度(Tp)。实际上，业已发现，用增加挤出孔隙面积(EVA)来对抗由较低(dpf)s纺丝而引起的低孔隙率可能会产生熔体拉伸值[(EVA／(dpf)s]太高而不能被接受，且纺丝连续性差。优选保持[EVA／(dpf)s]值在约0．2～约0．45以得到良好的纺丝性能，以及通过例如增加纺丝速度而获得理想的孔隙率。
本发明的取向纺丝方法得到了长丝旦数为约1～约5(优选约1～约4，特别是约1～约3，最好是约1～约2)的未拉伸空心长丝纱，其中使用不同旦数和／或截面的长丝以减少长丝与长丝间的堆砌，因而改进了触觉外观美感和舒适性(如混合不同旦数和／或截面形状的空心长丝；混合空心长丝与不同旦数和/或截面形状的突心长丝)；和孔隙率(VC)至少约10％，优选约至少15％，特别是至少约20％的未拉伸空心长丝纱；其特征是，最大收缩张力(STmsx)小于约0．2g／d，该值出现在收缩张力峰值温度T(STmax)处，该温度大于聚合物的玻璃转化温度约5～30℃；进一步的特征是，精练收缩率(S)小于约50％(优选小于约30％，特别是小于约10％)，断裂伸长率(EB)为约40％～约160℃(优选约40％～约120℃，特别是约40％～约90％)，从而使(1-S／Sm)值(以下定义)至少为约0．4(优选至少约0．6，特别是至少0．85)。特别优选的未拉伸长丝喂入丝的进一步的特征是热稳定性(S2)小于约+2％，7％伸长率时的强度(T7)大于约1g／d。
本发明的未拉伸空心丝可以通过如Chantry和Molini在美国专利3，216，187中描述的偶合纺丝／拉伸法进行拉伸；也可以通过分裂纺丝／拉伸法进行拉伸，此方法包括单纱法及多纱法，例如Seaborn在美国专利4，407，767中一般性描述的穿经法以及更特别地对于未拉伸低收缩率均聚物聚酯纱线，Knox和Noe在美国专利5，066，447中描述的穿经法，及对于共聚物聚酯未拉伸喂入丝，Charles等人在美国专利4，929，698和4，933，427中描述的穿经法。拉伸法可以是变形法的一部分，如拉伸喷气变形，拉伸假捻变形，拉伸填塞箱式卷曲以及拉伸齿轮卷曲。然而，根据所选择的膨松法的类型(如拉伸假捻变形)，作为部分(及全部)瘪缩空隙的结果，本发明的变形空心丝可具有一特殊的“波纹”截面形状，因而得到了类似于棉花的不规则丝截面。“瘪缩空心”截面的变形丝和大约小于或更小于1．5旦的变形丝特别适用于取代棉花短纤维纱。本发明的拉伸过的扁平纱和变形纱的特征一般地在于剩余断裂伸长率(EB)大约为15％至40％；(1-S／Sm)之值至少大约为0．85，其中S为精练收缩率；伸长率为7％时的强度(T7)至少大约为1克／旦(g／d)；以及后屈服(post-yield)模量(Mpy)优选地大约为5g／d至25g／d。为了使收缩功率PS大于约1．5(g／d)％，其中PS=S×STmax，S为收缩率，STmax为收缩张力，尤其应选择优选的拉伸条件(包括选择拉伸温度和后拉伸热定形温度)，这样就可以得到足能克服高端密度织物如医学阻片织物中丝与丝之间的约束的收缩功率。
本发明的一个重要特征在于在拉伸过程中，可在百分孔隙率(VC)下降不很大的条件下拉伸未拉伸的空心丝而使其旦数下降；也就是说，拉伸过的长丝的百分孔隙率(VC)与拉伸前喂入的未拉伸空心丝的百分孔隙率(VC)基本相等。在拉伸过程中，通过仔细选择拉伸条件，甚至可以使本发明的未拉伸空心丝的百分空隙率(VC)有所增加。在拉伸本发明的未拉伸空心丝时得到的百分空隙率(VC)的任何改变均可以通过拉伸过的丝线的百分空隙率(VC)D与未拉伸空心丝的百分空隙率(VC)un之间的比例来描述。本发明拉伸过的空心丝的(VC)D／(VC)UD之比一般至少大约为0.9，而拉伸过的空心丝的(VC)D／(VC)UD之比至少大约是1为优选，在拉伸未拉伸的空心丝的现有技术中至今还没有公开过此结果。特别优选的未拉伸空心丝可在很宽范围的拉伸条件下拉伸，而不损失孔隙含量，所述拉伸条件包括能够通过冷拉伸或热拉伸均匀地部分拉伸、具有或不具有后热处理、低收缩率未拉伸丝线可在正如美国专利5，066，447中描述的没有沿端(along-end)“厚-薄”旦数变化的条件下使其伸长率(EB)大于30％；这类特别优选的未拉伸丝线也可在没有拉伸的条件下适于用作直接使用的扁平纺织丝线，而且可以在没有拉伸或后热处理的条件下喷气变形，从而得到低收缩率的膨体变形纱。
可以相邻，在拉伸成更细旦的丝线时，本发明的未拉伸空心丝的空隙量(VC)的特殊保留部分地与熔体纺丝过程中无定形区应力诱导取向(SIO)的发展以及该取向向的无定形区的综合应力诱导结晶(SIC)有关。对于聚酯，无定形未取向丝线的无定形区的冷结晶起始温度(TCC)典型地约为135℃。随着无定形聚合物链的应力诱导取向(SIO)的增加，此起始温度可降低至100℃以下。这可通过TCC与无定形双折射率之间的曲线表示在图3B中。对于伸长率(EB)具有大约40％至120％的优选的未拉伸纺丝取向丝线，聚酯的TCC测量值在大约90℃至110℃范围之内，这就相信可允许进一步的结晶体用甚至在温和的拉伸条件下开始，并且可以部分地相信在拉伸甚至是在冷拉伸(即，拉伸时放出的热是唯一的热源)条件下，对于本发明的未拉伸空心聚酯丝的空隙量(VC)的保持力测量的TCC值是重要的。
还可以相邻，在本发明的空心丝的拉伸过程中，应力诱导结晶(SIC)的程度是重要的，这种程度一般是由聚合物材料形成空心纤维“壁”的密度来定义的；这里，壁的密度等于测量密度除以(1-VC／100)，其中对于圆形丝而言，VC=(ID／OD)2×100％。对于非圆形丝而言，估计VC及因此得到的壁的密度会变得更加困难。但是，壁的密度可由空心丝的收缩率S估计而得，此时人们可假设其收缩率S与密度之间的关系与其对应的纺丝取向的实心丝相同，如图3A所示。对给定纱线断裂伸长率(EB)，这里使用的应力诱导结晶(SIC)的直接测量的结果就是精练收缩率(S)之量。对于给定的纤维聚合物结晶度(即“壁”密度)，精练收缩率(S)可望随着分子拉伸率(即随着断裂伸长率EB的降低)而增加；因此，这里的应力诱导结晶(SIC)的相对程度可通过表达式(1-S／Sm)来定义，其中，对没有结晶性的给定分子拉伸率(EB)的丝线而言，Sm为预期最大潜在收缩率；且Sm这里由下列表达式定义Sm(％)=([(EB)max-EB)]／[(EB)max+100])×100％，其中(EB)max为整个无定形“各向同性”丝线的预期最大断裂伸长率(EB)。对于由典型纺织特性粘度在大约0．56至0．68(对应与LRV值约为16至23)范围内的聚合物纺出的聚酯丝，如果最大残余拉伸比为6．5，那么可通过实验得到(EB)max的公称值约为550％(参考High-Speed Fiber Spinning，ed．A．Ziabicki and H．Kawai，Wiley-Interscience(1985)，第409页)，这样，这里的Sm(％)反过来又可通过下列的简单表达式来定义Sm，％=[(550-EB)／650]×100％(更详细地，参见图2和3A的讨论)。
混合收缩率的空心复丝可通过混合不同收缩率(S)的丝束而得到。对于给定纺丝速度，收缩率(S)随着单丝旦数的降低和挤压空隙面积的增加而增加(即随着挤压空隙面积<EVA>与纺丝单丝旦数之比的增加而增加)。单丝旦数(dpf)可由毛细管质量流动速率W确定，w=(VS×dpf)／9000(其中VS以米／分表示，w以克／分表示)，该流速为通过喷丝孔毛细管的流速，它正比于毛细管压降。对于实心圆形丝和喷丝孔，此流速一般被认为近似与[(L／D)n／D3]成正比，对于牛顿流体，就有n等于1，这样[(L／D)n／D3]就变成了(L／D)4，其中L为毛细管长度，D为毛细管直径。对于由如图4A和5A所示的短喷丝孔毛细管纺出的非圆形截面的丝而言，与计量毛细管之值相比较，(L／D4)可由将聚合物喂入低压降的确定形状的出口喷丝孔的高压长计量毛细管之值而得。如果不是这种情形，那么复合压出板(例如，包括出口喷丝孔板、出口喷丝孔毛细管、逆流孔及计量毛细管的多元压出板)的(L／D4)a“表观”值可实验地通过由形成具有已知(L／D4)R的常规圆形毛细管(R)的空心丝(H)的毛细管的相同计量源共同挤压而确定，因此，空心复合压出板的表观(L／D4)H可通过产物的纺丝旦数[(dpf)R／(dpf)H]与(L／D4)R之值的比例(即共同挤出圆形丝的[(dpf)(L／D4)]R／(dpf)H)而确定。由具有不同(L／D4)a值的化合物毛细管纺制空心丝提供了一种混合旦数空心丝纱线的简单纺制路线。例如，如果由单个聚合物计量源的相同纺丝包中其同纺制不同的丝线(表示为1和2)，那么，毛细管流速(w)大致与不同毛细管的(L／D4)a值成反比，如[(dpf)×(L／D4)a]1=[(dpf)×(L／D4)a]2，因此，[(dpf)2／(dpf)1]=[(L／D4)1／(L／D4)2]a例如，利用指数值大约为1，具有15×17密尔和8×32密尔的计量毛细管的喷丝孔将能提供聚合物混合单丝旦数比为476．7mm3／86．5mm2=5．5的丝线。对于聚合物LRV及这里使用的工艺条件，2GT均聚物的“n”实验值约为1．1；但是，开始使用的“n”值为1且在开始制造混合毛细管喷丝孔时使用了毛细管(L／D4)值的比例；而后来则是在所期望选择的工艺条件下以实验测量dpf值为基础，计算“n”值，恰当选择不同的L和D值以使能提供所需的单丝旦数比。对于截面不同而单丝旦数相同的纺丝而言，为克服成形出口喷丝孔的压降中的任何小的却是有意义的差异，需要具有略微不同尺寸的计量毛细管。例如，如果从不同的纺丝包中纺出不同的丝线单元，然后再将其组合成一个混合丝束，那么给定纺丝包的丝线的单丝旦数可简单地由下述关系式确定dpf=9000w／(VS#F)，其中w是总的纺丝包质量流速，#F为每个纺丝包的线线(F)的数量(#)。
具有相同dpf的混合收缩率纱线可以由通过不同挤压空隙面积(EVA)的分段喷丝孔计量而制得。例如，利用外径(OD)为60密尔的喷丝孔毛细管以3200m／min的速度纺制1．6dpf可得到收缩率为7．9％，在相同条件下纺制2．4dpf可得到收缩率为22．6％。利用外径(OD)为70密尔的喷丝孔毛细管纺制2．4dpf可得到收缩率为13．6％，而通过50密尔外径的喷丝孔毛细管纺制可得到收缩率为35．6％。当利用混合挤压空隙面积(EVA)喷丝孔纺丝时，丝线的dpf名义上相同。在喷丝孔中，计量板和挤压喷丝孔板装配的总压降实质上是由普通计量毛细管(LXD)的高得多的压降所确定的。在上面的例子中，绝对收缩率13．6％和35．6％可被降低，同时通过降低丝旦数或通过增加纺速来保持至少5％的缩率差。因此，通过选择毛细挤压区面积和计量毛细管的尺寸，有可能共纺具有混合旦数或相同旦数的混合缩率的空心长丝，所述长丝用作纺织长丝纱或作为拉伸喂入丝。为了改变丝与丝的堆砌密度，可以使用具有不同旦数和／或截面形状的长丝。本发明的空心长丝还可以与具有不同旦数和／或截面形状孔隙的长丝混合作为改变丝与丝堆砌密度的一种可供选择的途径。
本发明本身有许多变化，下面简要描述其优点1．减少了纤维上的表面环状三聚物(SCT)，在染色的冷却循环过程中它减少或甚至可以消除低聚物沉积到纤维上；特别有用的是SCT值小于100ppm。
2．在混合的细长丝纱(如包括旦数具有约0．25至约0．75的实心或空心长丝的细长丝成分)中用作一种较高旦数的成分以提供“硬挺度”给细长丝纱，从而提高纤维的“硬挺性”和“悬垂性”。
3．本发明高速纺的低收缩率阳离子染料可染型聚酯空心长丝(如具有小于约10-12％的缩率的这种长丝)与具有可比伸长率的酸性染料可染型尼龙长丝混合以提供具有能染成不同颜色的聚酯和尼龙长丝的不含常压载体的染料可染型混合长丝纱；而且其中可将混合的长丝聚酯／尼龙纱均匀冷却以增加张力而不损失可染性；而且还共同喷气变形(拉伸或不拉伸本发明的低收缩率聚酯空心长丝)和伴随的尼龙长丝)以提供膨体的混合染料可染的长丝纱。
4．对于优选低张力的用途(如刮布、刷布和拉绒)，高速纺低LRV阳离子改性的2GT改进了对具有标准纺织LRV值约21的均聚物的抗起球性。
5．选择毛细管尺寸、排列和聚合物温度／骤冷速率以制备具有如图1A中“开环”的截面所示的，即与天然棉线的截面相似的长丝。
6．特征为(1-S／Sm)＞0．85和T7＞1g／d和EB在约40％至90％之间的长丝可以与尼龙长丝(空心的或实心的)一起均匀地共拉伸，同时观察到没有降低聚酯或尼龙空心长丝的空隙率。
7．特征为高空隙率(＞20％)和低弯曲模量(MB)的长丝有助于在如空气喷射变形、填塞箱式卷曲和染色／整理操作中织物的轧光过程形成致密的近似于“丝光”棉的截面。
8．混合的长丝纱含有不同旦数、空隙率、截面形状、和／或收缩率的长丝以提供具有不同重量、体积和刚性的组合的织物(对于单一型长丝纱如关于图11-13和例ⅩⅩⅣ所讨论的长丝纱来说，这是不太可能的)。
9．如在空气喷射(湍流)过程中，具有异形截面(如hexa-lobal)的高ID空心长丝的纺丝，空心长丝会“原纤维化”成具有不同旦数和形状的小旦数纤维制品。在长丝纱的这种空气喷射“捶击”之前，可以使用苛性碱腐蚀来弱化高ID长丝。
10．在拉细之后且仍热时立即暴露空心长丝进行如U．S．5，069，844(Grindstaff和Reese)中所述的苛性碱整理，以增加长丝的亲水性，如更象棉线。通过选择如具有高摩尔百分比的醚键(-O-)的共聚酯来进一步增加亲水性。
11．结合低收缩率空心长丝与高收缩率“实心”长丝，如进行加热，“实心”长丝被“拉”入长丝的芯中，从而将空心长丝暴露在表面以增加松密度。通过提供柔软度和高的松密度，减少空心长丝的旦数会进一步增加触觉美感。
12．结合均聚物空心长丝和阳离子染料可染型空心长丝为的是提供混染接受力。
13．由空气喷射或假捻变形或自膨化变形的长丝制备织物，然后刷和裁表面长丝以暴露它们的空心端，接着可将该端进行苛性碱处理，再刷以通过苛性碱处理过的暴露的空心长丝端的原纤化提供低成本的“仿麂皮”织物。
的确，特别是随着这些和其它技术的进步，进一步的改进会是显而易见的。例如，可以使用任何类型的拉伸卷绕机；如果需要，喂入和／或拉伸纱的后热处理可以通过任何类型的加热装置(如加热的导辊，热空气和／或蒸汽喷嘴，经过一加热管的通道，微波加热等)进行；毛细管可以有利地按照下述文献制备如共同申请(Kobsa等)的申请号07／608，058(现已授权)，并相应于EPA0440397，1991年8月7日公开，和／或共同申请(Kobsa)申请号07／606，659，相应于EPA0369460，1990年5月23日公开；整理操作可以通过常规给油辊进行，在此优选带计量的尖端给油装置(metered finish tip applicators)，整理可以分几步进行，如在拉伸之前和拉伸后但在卷绕之前的纺丝过程中进行；可以通过使用加热的或不加热的缠结空气喷嘴改进交织，并可分几步改进，如在纺丝和拉伸过程中改进，并且可用其它装置，如通过在无纬纱片使用缠结筘进行。与连续的长丝纱相反，如果空心长丝预计加工成丝束和短纤维，一般不用交织，可按本领域中公开的常规加工和转化丝束成短纤维的技术进行。
测试方法在此提及的许多聚酯参数和尺寸，在前面所说的Knox，Knox与Noe，和Frankfort与Knox的专利中有充分的讨论和描述，所有这些结合在此作为参考，所以进一步详细讨论会是多余的。
为清楚起见，在此S=精练收缩率(在表中用S1表示)，S2=DHS-S；和S12=精练后紧接着DHS的净收缩率；TB为断裂强度，表示为每“断裂”旦数的克数，并定义为常规的纺织品强度与定义为(1-EB／100)的剩余拉伸比的乘积；(TB)n为标准化成20.8聚合物LRV的TB，定义为TB和[(20．8／LRV)0．75(1-％退光／100)-4]的乘积。拉伸喂入纱的机械质量指数(MQI)表示为它们的TB值的比值，[(TB)D／(TB)U]，其中MQI值大于约0．9表示DFY和DFY的拉伸过程提供了具有一种可接受的断裂量长丝(擦断)的拉伸纱用于下游加工成纺织品结构。
前面提到的收缩功率(PS)定义为精练收缩率S(％)和最大收缩张力STmax(g／d)的乘积，即[STmax×S％]，其中优选PS值大于约1．5(g／d)％以克服织物约束，特别是对于机织织物。STmax与收缩率S的比值称为收缩模数(MS)；即MS=[(STmax(g／d)／S％]×100％，其中优选值小于约5g／d。
可通过常规的DSC分析步骤测定玻璃化温度(Tg)、开始大量结晶时的温度(TC°)和最大结晶速率时温度(TC，max)的值，但这些值还可由聚合物的零剪切熔点(TM°)(以开氏度表示)来估算，所述估算是对于给定的化学种类如聚酯利用R．F．Boyer采用的方法进行的[Order in the Amophous state of Polymers，编者S．E．Keinath、R．L．Miller和J．K．Riecke，Plenum印刷(纽约)，1987]；其中Tg=0．65TM°；TC°=0．75TM°；TC，max=0．85TM°；且最初的结晶出现在TC°和Tg之间的中点处，即约0．7TM°处，它与作为初生长丝的收缩张力峰值时温度T(STmax)有关；而且其中上述所有的计算温度以开氏度表示(开氏度K=摄氏度C+273)。在此，开始大量结晶的温度(TC°)还与结晶速率为最大速率的50％时的温度有关，TC°还表示为TC，0．5。下面综述在此使用的测试百分空隙率(VC)、表面环状三聚体(SCT)百分数和热传递(CLO)值的新方法。
通过萃取出SCT(每0．5g纤维用约25ml光谱级的四氯化碳)并以在286nm的萃取溶液的吸收度测量溶解的SCT的量来测量表面环状三聚体(SCT)。(标准化相对的是一种溶于25ml的近似2．86mg三聚体的溶液<0．1144mg／ml>。利用几种稀释度的对比溶液，测量在286nm处的吸收度提供三聚体ppm对吸收度的线性标准图。使用标准曲线确定所需的纤维样品SCT的ppm。)可利用一种Cary17分光光度计和标准的5ml二氧化硅盒测量吸收度。
利用下述步骤测量空心长丝的空隙率(VC)。将一种纤维样品置于哈氏(Hardy)切片机中(Hardy，U．S．Department of Agricul-ture Circ．378，1933)并切成薄段，该步骤基本上按照“Fibre Mic-roscopy its Technique and Application”，J．L．Stoves(VanNostrand Co．，Inc．，New York 1958，pp．180-182)所述的方法进行。然后将薄段放在一种SUPER FIBERQUANT影象显微系统的载物台上(VASHAW SCIENTIFIC CO．，3597 Parkway Lane，Suite 100，Norcross，Georgia 30092)而且在放大高达100倍下显示在SUPERFIBERQUANT CRT上，这随需要而定。选择一种纤维的一种单个薄段的图象，由FIBERQUANT软件自动测量它的外径。同样，该相同的长丝的内径也被选择和测量。长丝空隙区的截面积与由该长丝的外周环绕的截面积的比值乘以100即为百分空隙率(VC)。利用FIBERQUANT的结果，百分空隙率的计算为每个长丝内径的平方除以外径的平方并乘以100。然后对每个长丝重复该方法，这是着眼于得到统计上大量的系列长丝空隙率参数，它们用于提供VC值。
CLO值是织物(如由空心纤维的纱制得的)的热阻，且按照ASTM Method D1518-85，reapproved 1990测量。CLO的单位从下面的表达式得到CLO=[织物的厚度(英寸)×0．00164]×热导率，其中0．00164是为产生特定的CLO的复合系数，CLO单位为(deg K)(Sq．meter)／Watt每单位厚度。典型地，在织物的一个样品区(5cm×5cm)上进行热导率的测量，而且在每平方厘米6g力下，在温差为10摄氏度下测量。该热导率(上面表达式的分母)变成热导率=(W×D)／(A×温差)，其中W(Watts)；D(样品在每平方厘米150g下的厚度)；A(面积=25平方厘米)；温差=10摄氏度。
透气性按照ASTM Method D 737-75，reapproved 1980法测量。ASTM D 737定义透气性为在织物的两表面之间的固定压差下(12．7mmHg)空气流经已知面积(7．0cm直径)的织物的速度。对于该场合，透气性在标准化成一平方英尺的织物近似等于一平方码或平方米的样品区上进行测量。测试前，将该织物预先安排在21±1℃和65±2％的相对湿度下至少16小时。测量值以每分钟每平方英尺的立方英尺表示(cu ft／min／sq ft)。每分钟每平方英寸的立方英尺可以乘以0．508转化成每秒每平方厘米的立方厘米。
本发明的方法和产品的各种实施例由详细综合在表中的下列例子阐明，但并不局限于此。标为“C”的项目一般是“对比例”，它们并不是本发明，例如项目“1C”是空隙率大大降低的长丝；即在随后的担伸时有小于约0．9的(VC)D／(VC)UD值。在表1至8中，精练收缩率S以S1表示；最大潜在收缩率Sm以Smax表示；在7％伸长时的强度(T7)以T(7％)表示，基于原始未拉伸旦的强度有时以缩写“TEN”表示，断裂伸长值以Eb表示和初始模数以“MOD”表示。喷丝管毛细管OD以密耳表示(在此0．0254mm／mil)。纺速，定义为第一驱动辊的速度，以ypm和mpm两者表示。最大收缩张力(STmax)以单位mg／d表示(其中g／d×1000=mg／d)且最高收缩时温度以T(ST)摄氏度(C)表示。聚合物类型对于均聚物2GT聚酯以“HO”表示和对于用1-3摩尔百分比的亚乙基-5-Na-硫代间苯二甲酸酯改进的2GT以“CO”表示。在表6和7中，拉伸比以缩写DR表示；因此，如果卷绕速度为400mpm和DR为1．54，送出速度为400／1．54=259mpm。缩写N／A表示对于那个具体的测试项目数据是不能得到的。温度T1、T2和T3在例Ⅳ中描述。
例1由公称值19．7LRV和254CTM°的2GT均聚物(HO)，和由公称值15．3LRV，250CTM°的2GT共聚物(CO)纺空心长丝纱，并用2摩尔百分比的亚乙基5-钠硫代间苯二甲酸酯改进阳离子染料可染性。用15×72mil(0．381×1．829mm)计量毛细管和喷丝孔毛细管(与图5A中具有60度的对称逆流孔进入角<S+T>的那些相似)纺该空心长丝，其中S=T，挤压空隙面积(EVA)为1．37mm2(有一EVA／EA比)，[(60-2×4)／(60)]2为0．75，对于弧形段边缘宽(w)为4mils(0．10mm)和喷丝孔毛细管长5mils(0．127mm)，得到L／W值为1．2。聚合物熔融温度(Tp)一般约为290-293℃并由一种2．5cm延迟管冷却空气保护刚挤出的长丝，然后经公称值10至30mpm的径向导向的空气流骤冷并且在距喷丝管约100-115cm距离处经过带计量的尖端导引给油装置收敛集束成复长丝束。收敛的长丝束以在2286和4663mpm(2500和5000ypm)之间的纺速(VS)退绕，以纺丝卷装的形式交织和卷绕。改变聚合物的质量流速W[=(dpf×VS)／9000，g／min]以使丝旦数在1．8和5之间。百分空隙率(VC)由下面表达式确定VC，％=[(1-(ID／OD)2]×100％，其中ID和OD用FIBERQUANT Method(前面描述过)由长丝截面测定。测量26个这样的纱的张力和收缩性质并概括在表1和2中。
例Ⅱ在表3和4中，对于纺的空心长丝纱，概括数据基本上如例Ⅰ所述，但其中挤出空隙面积从0．89mm2至1．36mm2至1．94mm2而改变，这相应于具有4mil(0．10mm)扇形体边宽的喷丝管毛细管OD分别为50、60和70mils(1．2mm、1．44mm和1．68mm)。一般空隙百分数随EVA增加；然而，随着单丝旦数从5减至2．4，优选选择较低EVA的喷丝管以提供可比的纺丝性能(即可比的拉细比，[EVA／(dpf)s])。例如，用70mil(1．778mm)OD毛细管和1．94mm2EVA纺的5dpf长丝的熔融拉细比[EVA／(dpf)s]为(1．94／5=0．39。用相同的毛细管降低dpf到2．4得到[EVA／(dpf)s为(1．94／2．4)=0．895。为了提供具有与5dpf长丝(用70mil<1．778mm>OD毛细管)有相似的[EVA／(dpf)s]值的2．4旦数长丝，用OD约为50mils(约1．27mm)的毛细管可以纺2．4dpf的长丝。当分别由具有4mil弧形(边)宽的50和70mil OD毛细管纺丝时，虽然[EVA／(dpf)s]值为2．4和5dpf方法近似，但5dpf长丝的空隙率为20％，2．4dpf长丝的空隙率为13．4％。对于特定的最终用途需要，空隙率的这种降低可被认为是不可接受的。通过选择具有60mils(1．524mm)OD的中间的OD毛细管和纺速从3200m／min增加至4115m／min，提供与5dpf长丝(以3200m／min纺的)的空隙率可比的2．4dpf空心长丝。本发明的方法提供能够平衡可接受纺丝的可操作性的需要(由[EVA／(dpf)s]值表示)和对具有高空隙率的细dpf长丝的需要。
例Ⅲ本发明的这些纱线是用不同的加工条件和纺丝硬件制备的，如表5中所示。表5中，项目1至3是用配有10cm延迟管的错流骤冷(XF)纺成的，4至6是用配有2．5cm延迟管径向骤冷(RAD)纺成的。用径向骤冷纺成的长丝一般比用错流骤冷纺成的长丝的空隙率高。
由许多多变量试验，可观察到空隙率(VC)随着聚合物温度Tp的增高、聚合物LRV的下降、dpf的降低、骤冷空气流速的降低(即拉细过程中较热)、EVA的降低和纺速的降低而降低。对于一种公称1-1．2dpf长丝(以2500ypm<2286mpm>纺成)测量喷丝孔毛细管尺寸，如(S／T)和(L／W)之比率的影响。百分空隙率(VC)随(S／T)和(L／W)之比和乘积[(S／T)(L／W)]而增加。
例Ⅳ本发明和对比例(非本发明标为“C”)的共34种纱在各种条件下进行拉伸，其中温度T1、T2和T3分别指拉伸区、第一热定形区和第二热定形(松驰)区的温度，如表6和7中所示。这样的拉伸和热处理可以在针织、机织或卷绕成束之前，在一无纬经纱片上进行。特别为伸长率(EB)在约40至约160％范围内和(1-S／Sm)值大于约0．4(如，S值小于约50％)的未拉伸长丝纱可以在不显著降低空隙率下拉伸。EB和(1-S／Sm)值超出该优选范围的空心长丝可在不降低空隙率下拉伸，但是发现选择拉伸和后处理条件比对于本发明的长丝是更关键的。在拉伸本发明的长丝中，如拉伸至伸长率(EB)小于约20％，特别是小于约15％时，会减小空隙率。已被拉伸的空心长丝的伸长率约15％至约40％，优选约20％和40％，而且对于由晶状的“喂入”纱和/或由其中的聚合物含有链支化剂和/或强路易斯酸-碱键(如亚乙基5-钠硫代间苯二甲酸酯)的喂入纱制备的已拉伸纱，该已拉伸纱的伸长率可增加超过30-40％，且比均聚物的均匀度变差少。
例Ⅴ至Ⅷ本发明的未拉伸空心长丝用如下所述的不同类型的毛细管设计和排列。例Ⅴ使用图4A、B中所述的喷丝管，S+T为42．5度，且S／T比值为1．83；和OD为24mil(0．610mm)和ID为19mil(0．483mm)得到EVA为0．183mm2和EV为0．292mm2。在例Ⅵ中所用的带有1．83(S／T)比逆流孔的喷丝管如例Ⅴ中所用的，但不同的是OD增至29．5mils(0．749mm)和ID增至24．5mil(0．622mm)以提供挤压空隙面积为0．304mm2和[EVA／(dpf)s]比为0．22至0．55，(EVA／EV)比为0．71。例Ⅶ使用与例Ⅴ相同的毛细管，不同的是100个毛细管布置为2圈排列而例Ⅴ使用5圈排列。例Ⅷ使用与例Ⅶ所述相同的喷丝管，不同的是逆流孔进入角(S／T)比从1．83降至1．17，而且总的进入角(S+T)从42．5增至51度。
这些例Ⅴ至Ⅷ表明增加(S／T)会增加空隙率，但稍微损坏沿端均匀度。对于给定的(S／T)比为1．83，对于2圈排列的空隙百分数比5圈排列的高，这暗示刚挤压出的长丝的平均周围温度保热较热较长(5圈排列相对2圈排列)。这些例Ⅴ至Ⅷ强调需要小于选择过程参数，以得到较高空隙率而且提供均匀度和机械质量需要的平衡。
例Ⅸ在例Ⅸ中使用5圈排列的100孔喷丝管以纺0．6至1．2dpf空心长丝，使用24mil(0．610mm)OD和19mil(0．483mm)并用4∶1(L／W)比的喷丝毛细管结构的喷丝管，和如图6A所示贮存型逆喷孔。例Ⅸ可以与例Ⅷ比较，例Ⅷ中的(L／W)值约为1．2，有一个锥状逆喷孔，该孔(S／T)比为1．83，且[(S／T)(L／W)]乘积为2．2，这与该例的[(S／T)(L／W)]乘积为4相比。用具有较高[(S／T)(L／W)]值的喷丝管纺成的长丝的空隙率大于用具有较低[(S／T)(L／W)]值纺成的长丝的空隙率。所述空隙率的增加与[(S／T)(L／W)]值不成线性关系，但随着平衡熔体流动，期望增加然后变平，并且喷丝孔膨胀(即其中毛细管的Bagley“端效应”被减至最小)。
例Ⅹ对例Ⅴ至Ⅷ的不同的毛细管排列测量它们的“开环”％。正如所期望的，随着单丝旦数降低，开环百分数增加。排列设计对开环百分数有显著影响。例如，具有2圈排列的100根长丝，对于1．12dpf长丝开环百分数从＜5％增加至0．5dpf长丝的73％。对于0．5dpf长丝，3圈排列使开环百分数降至10-15％。通过使喷丝毛细管长(L)对弧形宽(W)的比从约1．2增至4(参照例Ⅸ)，对于0．5dpf长丝，开环百分数进一步减至＜5％。优选的排列为该排列使径向导向的空气骤冷不同圈的长丝时尽可能均等，这是通过稍微错开每圈毛细管实现的，稍微相互错开使内圈能尽可能均匀地骤冷，并使外圈干扰降至最小以提供较高的空隙率和较好的沿端纤度均匀度。
对比例Ⅺ假如潜在收缩率(Sm)为74％和(1-S／Sm)值小于0．4，对伸长率为141％的空心长丝纱测量百分空隙率(VC)以阐明对于具有不足SIC的空心长丝，拉伸后空隙率有损失。未拉伸的1．2旦长丝纱的空隙率为18．4％，该空隙率拉伸至43％EB后降至16．4％，拉伸至25．2％EB后降至12．8％。
例Ⅻ对于许多2GT聚合物纤维有一个共同问题，即表面环状三聚物(SCT)，对于以2500ypm(2286mpm)和以3500ypm(3200mpm)纺成的宽范围的单丝单数，测量表面环状三聚体(SCT)的量。该SCT的量与用相似条件纺成的实心长丝比较。发现SCT的量随纺速的增加而降低并随dpf降低而增加。这暗示为提供具有低dpf和低SCT(如小于100ppm)的空心长丝，增加纺速是一个优选途径(对于附加的详述内容参照图7的讨论)。
例ⅩⅢ拉伸温度(TD)和定形温度对典型的聚酯纺成的长丝的影响示于表80中。观察到在高于聚合物Tg(对于2GT约65-70℃)和低于大约开始大量结晶TC°(对于2GT约140-150℃)温度下拉伸提供了大于10％的收缩率S，而在高于TC°下拉伸，使收缩率降至约5％。该数据暗示拉伸过的聚酯长丝的收缩程度对于给定的最终用途可以进行“特制”，而且构成制备拉伸过的混合缩率的长丝纱的可能的简单途径。该方法可以同样地用到拉伸一整经、拉伸空气喷射变形和拉伸填塞箱变形。
例ⅩⅣ如下制备混合收缩率复丝285℃下纺公称21LRV聚合物的50长丝纱；用1．25英寸(3．17cm)延迟管径向使长丝骤冷；用带计量的尖端给油装置在约110cm的距离处使长丝收敛集束，并以2800ypm(2560mpm)的纺速使纺过的长丝退绕。该混合的长丝纱的平均dpf为2．36，T70．56g／d，伸长率为142％(相应于Sm值为74％)，收缩率S为42．7％，(1-S／Sm)值为约0．42，和强度2．5g／d。对于含有50根长丝纱束的dpf长丝，测得的平均空隙率为13％。对于计量毛细管，通过使用不同的(L／D4)值实现dpf差异。喷丝毛细管的所有特征是29．5mil(0．749mm)OD，24．5mil(0．622mm)ID，喷丝毛细管(L／W)比为1．4，(S／T)比为1．83，这是对(S+T)为42．5度的而言。假如(L／D4)值为28．6mm-3，对于高(2)dpf长丝的计量毛细管为20×75mils(0．508×1．905mm)，如果(L／D4)值为8．7mm-3和[(L／D4)1／(L／D4)2]比值为3．3，低(1)低dpf长丝的计量毛细管为15×72mils(0．381×1．829mm)；即与单独的长丝旦数[(dpf)2／(dpf)1]的情况相似。按照例ⅩⅢ中概括的方法，拉伸混合旦数的长丝对于混合收缩率的复合空心长丝纱的制备提供了一种简单的途径。
例ⅩⅤ通过选择具有不同的表观(L／D4)a值的喷丝毛细管(其中所得到的长丝旦数与喷丝毛细管(L／D4)a值成反比；即[(dpf)(L／D4)a]1=[(dpf)(L／D4)a]2，得到[(dpf)2／(dpf)1]=[(L／D4)1／(L／D4)2]a。)来制备具有不同旦数但具有相似收缩率的空心长丝。复合空心挤压模板(即包括喷丝毛细管、逆喷孔和通常的计量毛细管)的(L／D4)a表观值的经验测定方法是共同挤压来自以(L／D4)H值为特征的复合模板的空心长丝和来自简单的圆形(R)筒状毛细管(已知(L／D4)R值)圆表实心长丝，并由测得的长丝旦数和(L／D4)R值计算(L／D4)H值；即纺空心(H)长丝的复合模板的(L／D4)H由(L／D4)H=[(dpf)R／(dpf)H](L／D4)R关系来确定。由已知不同空心长丝模板的(L／D4)H值，可做出选择以纺具有不同旦数(在此如上所示，共同挤出的长丝旦数与长丝由其挤出的模的(L／D4)H值成反比。)的空心长丝(1和2)。预期较高旦数的空心长丝(2)比较低旦数的空心长丝(1)有较高的收缩率S；然而为得到具有不同dpf和相同收缩率的长丝(1)和(2)，选择具有不同EVA值的挤压模，在此发现收缩率S与挤压模的EVA值变化相反。由较大模(较高EVA)纺成的高旦数长丝(2)的空隙率大于由较小模(较低EVA)纺成的低旦数长丝(1)。为了抵消空隙率(VC)的不同，如果需要，较低旦数的长丝可以由具有较大[(S／T)(L／W)]乘积的复合模纺制；即使得[(Wext)a]1=[(Wext)a]2，其中(Wext)a可以以(K[LPV(TM°／Tp)6VS2][dpf(EVA)1／2])n表示，而且K[LRV(TM°／Tp)6VS2]的值对于高的(2)和低的(1)旦数长丝取等值，从而得到[(dpf)(EVA1／2)n]1=[(dpf)(EVA)1／2]n]2(对于具有不同旦数(dpf)但具有相似空隙率的纺丝)。选择dpf值和相应的ID值以使长丝(1)和(2)之间的收缩率S的差别减至最小以后，n1和n2值可被用于减小长丝(1)和(2)的孔隙率(VC)的差别(如果需要)；这是用于纺长丝(1)和(2)的挤压模的(S／T)和／或(L／W)的可行的选择，其中空隙率可由增加(S／T)和／或(L／W)而增加。增加长丝(1)的(S／T)会提供这些较细长丝的较高的空隙率；然而，增加长丝(1)的(L／W)会提供混合的结果；即，(L／W)值较高会通过增加的模口膨胀而增加空隙率，但还会增加表观的(L／D4)a值而反过来降低长丝旦数，从而抵消通过较高(S／T)值得到的空隙率。在这种情况下，长丝1的表观(L／D4)a值可以通过将带计量的毛细管(L／D4)a值的贡献减至长丝(1)的复合模的(L／D4)a值而被保持在所希望的值，以提供所希望的长丝dpf。本发明的该方法提供一种关于获得所希望的长丝dpf、收缩率和空隙率的值。
例ⅩⅥ用拉伸比为1.506、D／Y比为1．707将本发明的70至120旦100-长丝纱在400mpm下进行假捻变形，拉伸温度为160℃，这显著低于传统的假捻变形的拉伸温度。120旦变形纱的公称旦数为81．4，模量为46．0g／d，T7为1．93g／d，强度为3．44g／d，伸长率为27．4％和收缩率S为4．2％。如图1C所示，变形后空隙致密提供不规则的像棉花的截面(不同的是比棉线的截面细)。通过用商品化的Fray计数器测定断裂长丝百分数，结果表明随着dpf降低，特别是1dpf以下，断裂长丝增加。
例ⅩⅦ由一种公称伸长率值为125％，T7为0．53g／d，强度1．7g／d，模量为19g／d，和空隙率为15％的纱纺制的公称4dpf50-长丝在330mpm，Barmay FK6T-80空气喷射变形机上用1.64拉伸比进行拉伸空气喷射变形，T1／T2／T3区温度为155℃／155℃／225℃，并使用135psi(46Kg／cm2)喷射压力，以提供公称3.6dpf50-膨体纱(37．5％伸长率、1．35g／d T7、2．84g/d强度(并提供1．02MQI)、38．9g／d模量和17．3％的平均空隙率)。
例ⅩⅧ一种105旦50-长丝阳离子染料可染型聚酯喂入纱在290℃下用15．2LRV 2GT聚合物(用2％亚乙基-5-(钠-硫代)间苯二甲酸酯改进的)，在2800ypm(2560mpm)下进行熔体纺丝，并用有3英寸(7．62cm)延迟管的径向导向的空气骤冷。所用的喷丝毛细管特征为40．6mil(1．03mm)OD和34．2mil(0．87mm)ID和(L／W)比约1．7和(S／T)比为1((S+T)为45度)和15×72mil(0．381×1．829mm)计量毛细管(如果空隙率平均为18．3％)。具有1．9％旦数分布，少于1％开孔的纱质量是极好的。纺成的纱有公称0．74g／d的T7，21．3g／d的模量，106．6％的伸长率，和1．7g／d的强度。在83℃高峰温度T(STmax)下最大收缩张力STmax为0．05g／d(50mg／d)。该纱是用1．3％整理剂和RPC为6用作穿经喂入纱纺制的。该纺成的喂入纱被共混以得到100-长丝纱，然后用1.5公称拉伸比在600mpm下将该纱进行经纱“冷”拉伸，并在180℃下热定形以提供具有36.6％的残留伸长率和2．4g／d的强度(并提供0．93的MQI)和6．1％的收缩率的公称152．2旦纱(以无纬经纱片的形式)用于机织，而且部分拉伸至残留伸长率为52．1％的纱用作针织纱。后者52％EB的拉伸纱的旦数分布比36％残留伸长率的拉伸纱高约25％，并对特定的最终用途来说，认为这是可接受的，但一般优选EB值为30-40％。与2％亚乙基-5-(钠-硫代-间苯二甲酸酯结合生成的强路易斯酸碱键在给定的残留拉伸率下提供比如由Knox和Noe在U．S．5066，427中所讲授的2GT均聚物POY的拉伸更均匀的拉伸。
例ⅩⅨ拉伸过的纱(与例ⅩⅧ的分裂法制备的那些相似)用一偶合的下列方法制备在2500ypm(2286mpm)下纺制，拉伸1．4倍，并在3500ypm(3200mpm)下卷绕一种特征为36．3％伸长率、2．4g／d强度、1．7g／d T7、6．1％收缩率S、7．6RPC(带有1．4％整理剂)，和平均17．6％空隙率的拉伸纱。用于针织的高伸长率纱以一种相似的偶联方法制备，且特征为52．1％伸长率、2．1g／d强度、1．8g／dT7、6．3％收缩率S、7．5RPC(带有1．5％整理剂)。在T(STmax)值为约120℃至约140℃下，该拉伸过的纱的STmax值为0．122g／d。正如例ⅩⅧ中如分裂方法制得的相应的纱，高伸长率纱有25％高的旦数分布。
例ⅩⅩ本发明的未拉伸的空心长丝用一种偶联的方法拉伸，其中由如前所述的高速熔体纺丝形成的未拉伸长丝立即在速度(VD)(如由用速度VS和VD分别驱动的两个辊之间机械拉伸以提供由辊速比(VD／VS)定义的拉伸比(DR))下进行拉伸；然后进行交织、再整理、并绕成卷装。选择纺速(VS)以提供具有断裂伸长率(EB)在约40％和约160％之间，优选40％和120％之间，特别是在约40％至约90％之间的初生长丝纱。如此选择拉伸比使得提供具有约15％至约40％(对均聚物)和约15％至约55％(对低收缩率的改进的聚合物)断伸裂伸长率(EB)的均匀拉伸过的纱，如前所述，提供锥形拉伸(taper-draw)。为了减小在本发明的偶联的纺/拉方法的高拉伸速度下的拉伸力，可以使用例如蒸汽喷射拉伸。通过热处理如多个包绕加热辊，将拉伸纱的收缩率控制在所希望的水平。为了达到所需要的卷绕张力，拉伸纱可以被超喂入另一组辊或超喂入卷绕装置，其中卷绕速度(VW)等于或稍微小于拉伸速度(VD)。正如所预期的，均聚物提供较高的张力和较低的收缩率。对于要求减少起绒和阳离子染料可染的最终用途而言，拉伸过的共聚物纱的较低的张力被认为是更理想的。
例ⅩⅪ在例ⅩⅪ中，制备公称170和120旦的50-长丝POY，其中长丝特征为具有单一空隙率的hexalobal截面。170／50POY的特征为公称伸长率(EB)为116％，T7为0．53g／d，收缩率S为约50％和强度为2．5g／d。120／50POY特征为公称伸长率为118％，T7为0．62g／d和收缩率S约34％和强度约2．6g／d。120／50POY以500mpm用1．7倍拉伸比，在90℃下和热定形温度在150℃下进行经纱拉伸至公称70旦，以提供具有18％伸长率、4．9g／d强度、68g／d模量、5．8％收缩率S和8．4％干热收缩率(DHS)(S2值为2．6％)的拉伸过的纱。空隙率基于总面积估计为约8％，但基于外围“圆的”长丝的面积(即，排除“所希望的”凸角面积)，空隙率为约12％。降低拉伸比以实现较高的25％的拉伸EB值(即，更典型的商品化拉伸纱)，空隙率期望增加至18-20％，该值与对比的圆的空心长丝纱相似。
例ⅩⅫ所希望的是提供一种具有不规则的棉线状截面(即与图1A中的‘开环’相似)的复丝纱，这通过选择方法参数来实现，所述参数产生完全的熔融料流后聚结形成所希望的“开环”是困难的(即部分聚结)，如图1A所示，具有与空心长丝相同的旦数。发现选择具有(S+T)小于40度(优选小于30度)和乘积[(S／T)(L／W)]接近于1(即＜1．25)(其中S／T=1)的喷丝毛细管有利于开环的形成。降低聚合物温度Tp至小于(TM°+35)和使用短的延迟套筒(2至4cm)有利于开环的形成，但需小心选择以防止导致完全不聚结的“冷”断裂和在拉长过程中防止长丝断裂。
这样，制备棉线状复丝纱的一种方法为选择聚合物温度在Tp=(TM°+25)至(TM°+35)之间，和使用特征为总进入角(S+T)小于40度(优选小于约30度)[(S／T)(L／W)]值小于1．25的挤压模，并使用小于5cm的延迟骤冷长度；和选择毛细管流速W和退绕速度VS，使(9000W／VS)和[1．3／(RDR)s]的乘积在约1和2之间，其中(RDR)s为纺过的未拉伸长丝的剩余拉伸比，前面将其定义为(1+EB／100)s。
例ⅩⅩⅢ由本发明的平丝和变形纱制备针织和机织织物，并基于同等重量，由“实心”长扁平纱和变形纱制备的织物和使用短纤维纱制成的相似织物相比较。织物测试表明，空心长丝织物提供的每单位体积的重量较轻(较高的织物松密度)，保暖性增加，透湿性也增加，这是一种为改良舒适所希望的组合；特别是对于运动性穿戴更是如此。变形的空心长丝纱比常规的由慢速纺／拉过程制的短纤维空心丝更保暖，并提供比短纤维纱织物更大的强度和防起球性。在最终使用加工中(如较高的针织和机织速度)，空心长丝纱比短纤维纱有内在的优点，并具有空气喷射和假捻变形带来的触觉美感；而且用短纤维纱不能实现“真正地”无零头布的平幅针织物。
直接比较3dpf空心长丝和空心短纤维织物(拉绒双面乔赛针织物)，由长丝纱割的织物(试验)有356ft3／min／ft2的透气性，对于短纤维织物(对比)，透气值为274。用ASTM RTPT30分试验测定耐磨性，试验织物与对比织物相比，该值高35％。试验织物与对比织物相比，保暖性(由clo值测定保暖性)约大20-25％。两种织物具有同等的芯吸性能。
例ⅩⅩⅣ当选择本发明的用于织物空心长丝的尺寸时，我们认为一般三个特性是重要的1)线密度(重量)；2)体积；和3)刚度(弯曲模量)；这三个特性都可以影响由空心长丝纱制得的织物的触觉美感。考虑到空心长丝尺寸的简单变化，图12和13考虑了三种简单的一般情况1)如图12和13中线a和a＇所示的恒定的线密度(旦数)；2)如图12和13中线b和b＇所示的恒定的体积；和3)如图12和13中线C和C＇所示的恒定的刚度。对于情况1，重量保持恒定，甚至当空隙率增加(图12，线a)时也如此，为的是增加体积(外周直径，线a＇)而且这使长丝／织物的硬挺度增加(象图13中线a)，所述硬挺度的增加可以用来增加织物的“悬垂性”和“身骨”。在情况2中，体积(即外周直径)保持恒定(图12中线C)甚至当空隙率增加导致重量(图12中线C＇)和刚度(图13中线C)减小时也如此。对于固有的厚重织物结构，该法或许会是有利的；然而对于已是轻重量的织物，该法会导致织物具有差的悬垂性手感和“薄的”触觉美感。在情况3中，刚度保持不变(图13中线b)，由增加长丝体积(在图12中，直径，线b＇)增加空隙率，降低重量(图12中线b)。当减少重量是可接受的时，该法一般对于轻重量织物来说是好的，而且其中体积(胀量)增加会增加暖热。获得恒定的织物硬挺度且增加空隙率的另一途径是混合情况1和2的长丝，即情况3=(情况1+情况2)／2，这是一种最简单的混合情况。对于目标是重量减小和体积增加的织物结构，其中轻微的硬挺化是可接受的(或可能是所希望的)，那么情况1和3的长丝可以是多根并合的。所以本发明的空心长丝提供给织物设计者大的选择变化以满足对织物功能和美感的需求，特别是如使用如上所述混合收缩率的这种选择，更是如此。详细计算作为空隙率的函数的长丝刚度、重量和体积，这些提供在下述Dinesh K．Gupta的文章中“The Mechanicsof Tubular FiberTheoretical Analysis”，Journal of AppliedScience，Vol．28，pages 3573-3584(1983)。图11-13部分根据取自Gupta的文章的资料。
概括上述讨论(如图12和13所述)的方法包括一种增加空隙率，一种可保持重量不变或降低重量和／或增加体积，即一种可以增加或降低刚度(通过选择适当的dpf的VC)的方法。换句话说，通过混合dpf和VC，可以按需要得到具有美感的织物。
例ⅩⅩⅤ在例ⅩⅩⅤ中，空隙率(％体积)与拉长过程中“表观伸长功”(Wext)a有关。前面给出的对于作为(Wext)a的函数的VC(％)现象上的表达式为VC(％)=KpLog10{K([LRV(TM°／Tp)6][Vs2(dpf)s][EVA]1／2)n}，其中在{}中的项在此称为伸长空心纺丝的表观伸长功(Wext)a。
就绝大部分而言，纤维制品制造者不能随意改变长丝的旦数，因为这一般是由顾客或织物设计者指定的。实际上，对于一种所选的聚合物和熔融纺丝系统，乘积[LRV(TM°／Tp)6]是相对恒定的。这留给纤维制品制造者VS、EVA和“n”作为开发所希望的空隙率和张力的平衡的主要方法参数。在图10中延伸线BC表示所期望的带分段的喷丝管的空隙率(VC)增加。随着dpf减小以满足新的时装需要和随着使用具有较低LRV和TM°的聚合物(即，如为改进可染性和抗起绒球性而改进的2GT)，如前面所述，使实现完全的聚结和高空隙率变得更困难。将(S／T)从1增至约2和／或将(L／W)从1-1．5增至约4或更大，增加了(Wext)a值和纺成的空隙率(VC)。(S／T)和(L／W)的乘积反映了(在近似方法)喷丝毛细管几何结构对模口膨胀的影响和随后的对空隙率的影响。(S／T)的上限取决于约定的聚合物粘弹性和熔融粘度，以及取决于纺丝性能。优选小于约3的值，特别优选的是在约1．25和2之间的值。增加(L／W)比会增加模口膨胀，但最后模口膨胀与(L／W)比无关。对于PET聚合物，为影响模口膨胀，该上限大于约4和小于约2，这取决于具体的聚酯的粘弹性和取决于聚合物的熔融粘度(LRV和Tp)。如果增加作为“方法参数”的(S／T)和(L／W)比，纤维制品制造者有能力满足顾客的需要，特别是对于旦数小于2的细空心长丝更是如此。上面的(Wext)a的表达式没有考虑弧段间的缝隙宽度的重要性，没有考虑如图5B中阐述的弧形喷丝孔的“脚趾状物”的几何结构，也没考虑骤冷速率及毛细管排列的影响。这里的表达式(Wext)a并不包括上述所有因素，但更愿作为选择实现所希望的空隙率水平(对于本发明的给定的聚合物和长丝dpf)的方法参数的一个初始点。
例ⅩⅩⅥ可以在此使用尼龙拉伸过的和POY-长丝作为混合的聚酯空心长丝/尼龙长丝纱中的伴丝；其中尼龙长丝的选择是基于它们的尺寸稳定性；即，选择避免或使在中等温度(指摄氏度)如40至135的温度范围下自然伸长(增长)的任何趋势降至最小，当由动态长度改变测定时(给出在135℃和在40℃的长度之间的差)，在5mg／d负载和50／分钟的加热速率下小于0，如Knox等，USP5，137，666所述并与由Adam在U．S．P．3，994，121(Col．17和18)中所描述的稳定性判别式(TS140℃-TS90℃)相似。尼龙伴丝可被充分或部分冷或热拉伸至伸长率(EB)大于30％以提供与本发明的低收缩率聚酯空心长丝的伸长率相似的均匀的长丝，从而提供共拉伸聚酰胺长丝／聚酯空心长丝的能力。低收缩率的未拉伸空心聚酯长丝可以与聚酰胺长丝一起多根合并，而且该混合的长丝束可以是冷拉的或热拉的，可以部分拉伸至伸长率(EB)大于30％以提供如低收缩率聚酯长丝的均匀拉伸过的长丝，如Knox和Noe有U．S．P．5，066，427中所述，从而提供共拉伸聚酰胺／聚酯未拉伸空心长丝的能力。聚酰胺／聚酯空心长丝可按照例ⅩⅢ来拉伸以提供具有高收缩率S的聚酯空心长丝和收缩率在如Boles等在WO91／19839中公开的约6至10％的范围内的聚酰胺长丝。在其中将纱进行后热处理以减小收缩率的方法中，这样的后热处理优选在约小于下式的温度进行(TR为摄氏度)TR＜(1000／[4．95-1．75(RDR)D．N]-273)，上式中(RDR)D．N是拉伸过的尼龙长丝的剩余拉伸比的计算值，该值至少为约1．2以提供用如Boles等在WO91／19839(1991年12月26日公开开)中所述的大分子酸性染料的尼龙长丝的均匀可染性。优选的聚酰胺长丝为由Knox等在U．S．P．5，137，666中所描述的。
表11C 2C 3C 4C 5C 6C 7C 8C 9 10 11 12 13CSPIN SPEED，YPM 250025002500250025002500350035003500350035003500 3500SPIN SPEED，MPM 228622862286228622862286320032003200320032003200 3200POLYMER TYPE HO HO HO CO CO CO HO H0 HO HO HO HO CODPF 5．03．42．45．03．42．45．03．43．42．42．01．6 5．0I VOID 24．2 20．8 19．9 15．5 12．0 12．6 17．5 17．3 15．8 15．8 14．6 15．2 16．3MODULUS，G／D13．8 14．3 15．6 14．8 16．3 16．6 19．7 20．6 22．2 22．2 25．0 28．2 18．9T(7I)，G／D 0．43 0．44 0．47 0．48 0．51 0．54 0．53 0．56 0．59 0．59 0．70 0．74 0．61TENACITY，G／D 2．18 2．35 2．49 1．35 1．35 1．34 2．52 2．79 2．90 2．90 2．83 2．85 1．57ELONGATION，I181．3 167．6 149．3 187．6 163．5 146．5 116．8 111．4 105．5 105．5 95．1 93．3 127．1Smax，I 56．7 58．8 61．6 55．8 59．5 62．1 66．6 67．5 73．9 68．4 70．0 70．3 65．1Sl，I56．9 56．3 53．1 54．4 59．0 51．6 65．5 58．9 34．0 22．6 13．7 7．9 55．3Sl／Smax 1．00 0．96 0．86 0．97 0．99 0．83 0．98 0．87 0．46 0．33 0．20 0．11 0．85STmax，MG／G 32 34 43 32 33 42 53 58 62 62 70 75 53T(ST)，℃75 74 71 76 74 75 73 72 74 74 77 82 81
表214C15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26SPIN SPEED，YPM 3500 4500 4500 4500 4500 4500 4500 4500 4500 4500 4500 4500 5100SPIN SPEED，MPM 3200 4115 4115 4115 4115 4115 4115 4115 4115 4115 4115 4115 4663POLYMER TYPE CO CO HO HO HO HO HO HO HO CO CO CO CODPF 3．4 2．4 5．0 3．4 3．0 2．4 2．4 2．1 1．8 5．0 3．4 2．4 2．4I VOID 16．0 12．9 18．0 17．0 18．1 19．0 18．0 16．6 14．8 17．7 16．0 16．2 10．2MODULUS，G／D18．8 20．4 28．9 28．7 31．5 33．1 28．2 29．3 36．4 22．0 24．5 24．9 26．2T(7I)，G／D 0．66 0．73 0．76 0．81 0．82 0．93 0．83 1．06 0．98 0．77 0．81 0．89 0．96TENACITI，G／D 1．56 1．61 3．05 3．18 2．90 2．83 2．97 2．90 3．25 1．73 1．70 1．68 1．86ELORGATION，I119．4 108．9 90．3 89．4 77．0 72．5 80．4 77．9 83．8 94．5 91．0 76．8 120．5Smax，I 66．2 67．9 70．7 70．9 72．8 73．5 72．2 72．6 71．7 70．1 70．6 72．8 66．1Sl，I53．9 48．3 12．2 5．4 4．4 3．3 4．2 3．7 3．7 32．0 28．6 21．9 12．8Sl／Smax 0．81 0．71 0．17 0．08 0．06 0．04 0．06 0．05 0．05 0．05 0．06 0．30 0．19STmax，MG／G 57 56 69 65 N／A 69 N／A N／A N／A 76 70 75 N／AT(ST)，℃78 80 76 79 N／A 84 N／A N／A N／A 84 86 86 N／A
表31C 2C 3 4 5 6 7 8 9 10SPEED，YPM 35003500350035003500 35003500 3500 3500 3500SPEED，MPM 32003200320032003200 32003200 3200 3200 3200POLYMERHO HO HO HO HO HO HO HO HO HOCAP．OD50 60 70 50 60 70 50 60 70 50DPF5．05．05．03．43．4 3．42．4 2．4 2．4 5．0I VOID 18．8 21．1 20．0 18．4 17．5 17．9 13．4 15．6 15．8 10．3MOD．，G／D18．6 18．8 19．1 19．5 21．3 21．5 21．8 22．1 23．8 18．0T(7％)，G／D 0．52 0．52 0．53 0．54 0．57 0．59 0．61 0．63 0．66 0．60TEN．，G／D2．60 2．61 2．62 2．77 2．77 2．80 2．65 2．91 2．79 1．63Eb，I 126．6 123．9 121．3 121．8 117．6 115．3 109．0 108．3 99．0 129．7Smax，I65．1 65．6 66．0 65．9 66．5 66．9 67．8 68．0 69．4 64．7Sl，I 52．3 50．9 48．2 38．3 36．4 29．3 35．6 20．6 13．6 58．8Sl／Smax 0．80 0．78 0．73 0．58 0．55 0．44 0．53 0．30 0．20 0．09
表411C12 13C 14C15 16 17 18 19 20SPEED，YPM 3500 350035003500 3500 4500 4500 4500 4500 4500SPEED，MPM 3200 320032003200 3200 4115 4115 4115 4115 4115POLYMERCO CO CO CO CO CO CO CO CO COCAP．OD60 70 50 60 70 50 60 70 50 60DPF5．0 5．03．43．4 3．4 5．0 5．0 5．0 3．4 3．4I VOID 13．0 12．9 7．211．6 10．1 13．7 10．7 13．5 14．3 10．3MOD．，G／D17．9 17．7 19．3 17．9 18．0 22．2 20．6 22．9 23．4 21．4T(7I)，G／D 0．58 0．60 0．64 0．62 0．66 0．74 0．75 0．79 0．81 0．78TEN．，G／D1．54 1．57 1．54 1．51 1．57 1．74 1．68 1．62 1．76 1．68Eb，I 120．5 123．2 108．9 114．5 118．8 91．9 83．6 80．3 90．6 80．1Smax，I66．1 65．7 67．9 67．0 66．3 70．5 71．8 72．3 70．7 72．3Sl，I 60．0 41．6 56．9 53．8 39．7 26．5 28．5 23．2 26．3 28．1Sl／Smax 0．91 0．63 0．84 0．80 0．60 0．38 0．40 0．32 0．37 0．39
表51 2 3 4 5 6SPIN SPEED，YPM350035003500350035003500SPIN SPEED，MPM320032003200320032003200POLYMER TYPE HO HO HO HO HO HOQVENCH XF XF XF RAD RAD RADDPF2．42．01．61．42．01．6I VOID 13．8 13．3 12．0 15．8 14．6 15．2MODULUS，G／D 20．8 21．6 22．5 22．2 25．0 28．2T(7I)，G／D 0．56 0．57 0．61 0．59 0．70 0．74TEHACITY，G／D 2．65 2．73 2．75 2．90 2．83 2．85ELOHGATION，I 103．3 102．5 96．1 105．5 95．1 93．3Smax，I68．7 68．8 69．8 73．9 70．0 70．3Sl，I 48．8 43．0 28．6 34．0 13．7 7．9STmax，MG／G 60 63 70 62 70 75T(ST)，℃ 71 71 71 74 77 82
表61C 2C 3C 4C 5 6C 7C 8 9C10C 11C 12C13C1415C 16 17POLYMERHO HO HO CO HO HO CO HO HOHO HO HO HO CO CO HO HOUNDRAYREB，I 145．1 127．1 123．9 123．2 121．8 121．3 119．4 118．8 117．6 115．3 112．2 109．2 109．1 108．9 108．5 104．3 104．3Smax，I 62．3 65．1 65．6 65．7 65．9 66．0 66．2 66．3 66．5 66．9 67．4 67．8 67．8 67．9 67．9 68．6 68．6Sl，I 57．6 55．3 50．9 41．5 38．3 48．2 53．9 39．6 36．4 29．3 65．5 58．9 13．6 48．3 50．3 34．0 34．0Sl／Smax0．92 0．85 0．78 0．60 0．58 0．73 0．81 0．60 0．55 0．44 0．97 0．87 0．20 0．71 0．74 0．50 0．50VOID，I 17．2 16．3 21．1 12．9 13．4 20．0 16．0 10．1 17．5 17．9 20．6 17．1 15．8 12．9 9．6 15．4 15．4DRAYXDR 1．81 1．70 1．50 1．65 1．50 1．50 1．50 1．63 1．50 1．50 1．56 1．53 1．50 1．50 1．60 1．50 1．50M／MIN 400 600 500600 500500600600500500400400500 600600400400T(1)，℃OFF OFF OFFOFF OFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFFOFF OFFOFFOFFOFFT(2)，℃OFF OFF 105OFF 105105OFFOFF105105OFFOFF105 OFFOFFOFFOFFT(3)，℃185 180 150180 150150180180150150185185150 180180185185Eb，I 25．6 24．2 21．5 21．6 22．6 22．4 34．3 19．1 19．1 15．8 27．3 26．7 15．8 28．4 22．2 27．1 27．1Sl，I 4．8N／A9．4 6．010．3 9．4 N／A 8．3 9．6 10．4 7．2 5．4 9．6N／A 5．9 5．2 5．2ST，MG／D 350 N／A451N／A509506N／A N／A 610590266392541 N／A N／A 375375VOID．I 12．9 14．3 18．7 12．3 14．5 16．4 15．4 11．8 14．4 17．1 17．5 15．9 12．1 12．9 9．3 16．1 16．1
表718 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34POLYMER HO CO HO CO CO CO CO CO CO CO HO HO HO HO HO HO HOUXDPIYXEB,I 100．3 99．0 95．3 85．4 84．6 83．6 81．2 80．1 76．0 70．1 68．7 105．5 105．5 105．5 105．5 105．5 105．5Smax,I 69．2 69．4 69．6 71．5 71．6 71．8 72．1 72．3 72．9 73．8 74．0 73．9 73．9 73．9 73．9 73．9 73．9Sl,I 13．7 35．6 7．925．1 25．5 28．5 23．9 28．1 12．8 12．1 3．434．0 34．0 34．0 34．0 34．0 34．0Sl／Smax 0．20 0．51 0．11 0．35 0．36 0．40 0．33 0．35 0．18 0．17 0．05 0．46 0．46 0．46 0．46 0．46 0．46VOID,I 11．9 13．4 10．7 9．49．010．7 9．810．3 8．5 8．616．9 15．8 15．8 15．8 15．8 15．8 15．8DPAVNDP 1．54 1．70 1．43 1．35 1．27 1．36 1．36 1．34 1．27 1．23 1．22 1．41．61．71．71．71．7M／MIN400 500 400 600 600 600 600 600 400400 400 500 500 500 500 200 600T(1),℃ OFF 90 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFFOFF OFF 90 90 90 90 90 90T(2),℃ OFF 105 OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFFOFF OFF 105 105 105 105 105 105T(3),℃ 185 160 185 180 180 180 180 180 185185 185 160 160 160 170 160 160Eb,I 25．0 19．6 30．1 21．2 30．5 27．0 24．2 27．1 30．0 29．9 38．0 40．0 28．3 19．2 17．7 17．6 18．5Sl,I 4．7N/A 4．77．47．74．86．812．6 N/AN/A 7．06．76．87．66．85．57．9SI,MG/D 323 N/A 352 N/A N/A N/A N/A N/A N/AN/A 341 N/A N/A N/A R/A N/A N/AVOID,I 13．9 14．5 13．2 11．3 11．8 12．8 13．4 11．4 10．5 14．3 36．4 20．9 21．4 18．8 19．4 19．6 16．4
表8FeedDrav Drav OverSet Dravn Hod T7T20Ten Eb，I Tb， Sl， IDenler Ratio Temp(C) Feed I Teap(C) Denler G／D G／D G／D G／D G／D1271．425 16 25 104．5 23．9 1．05 1．95 2．57 37．5 3．53 21．21271．425 16 180110．8 46．3 0．97 1．83 2．26 31．0 2．96 1．41271．4115 16 25 103．8 20．0 1．19 2．19 2．64 32．6 3．50 7．81271．4115 16 180108．2 36．2 1．10 2．07 2．58 33．5 3．44 1．61271．4180 16 25 103．8 18．9 1．27 2．44 2．54 22．3 3．11 3．81271．4180 16 180104．2 37．7 1．42 2．43 2．74 27．5 3．49 1．91591．625 16 25 116．3 28．0 1．06 1．84 2．66 37．2 3．65 40．31591．625 16 180138．1 34．3 0．76 1．23 2．37 49．6 3．55 1．71591．6115 16 25 114．4 21．1 1．27 2．37 2．66 26．0 3．35 8．71591．6115 16 180120．6 29．8 0．94 2．07 2．76 34．0 3．70 1．91591．6180 16 25 114．4 18．4 1．23 2．63 2．91 24．8 3．63 4．41591．6180 16 180115．1 24．7 1．24 2．58 2．85 24．7 3．55 2．权利要求
1．一种拉伸了的聚酯连续空心长丝纱，其中所说的聚酯LRV为约13～23，零剪切熔点(TM°)为约240℃～265℃，玻璃转化温度(Tg)为约40-80℃，所说的空心长丝的旦数为约1～约5，长丝具有一条或多条纵向孔隙，孔隙率(VC)至少为总长丝体积的约10％，所说的纱的剩余伸长率为约15％～约40％，7％伸长率时的强度(T7)至少为约1g／d，断裂强度(TB)n以聚合物LRV20．8为标准至少约5g／d，后屈服模量(Mpy)约为5～25g／d，(1-S／Sm)值至少约0．85，其中S为精练收缩率，Sm为最大潜在收缩率。
2．一种复合收缩率的聚酯连续空心长丝纱，是由拉伸一种具有混合收缩率的取向纺丝聚酯连续空心长丝纱使剩余伸长率为15％～约40％并经后续的热处理而制备的，所说的拉伸是在介于玻璃转化温度(Tg)和聚酯聚合物开始结晶时的温度(Tc°)之间的拉伸温度(TD)下进行；所说的后续的热处理是在小于所说(Tc°)温度的温度下进行，其中Tc°定义为
；所说的混合收缩率的纱包含两种或多种不同类型的长丝，其中至少一种长丝的收缩率S值应使(1-S／Sm)值大于0．85，至少另一种长丝的收缩率S值应使(1-S／Sm)值为0．4～0．85，其中S为粗练收缩率，Sm为最大潜在收缩率，这些不同类型的长丝的收缩率S的差值至少为5％；所说的纱的特征在于剩余伸长率为约15％-40％，7％伸长率时的强度(T7)大于约1g／d，断裂强度(TB)n以聚合物LRV为20．8作标至少为约5g／d，后屈服模量(Mpy)为约5～25g／d；所说的取向纺丝聚酯连续空心长丝纱为这样一种聚酯连续空心长丝纱，其中所说的聚酯的LRV为约13～23，零剪切熔点(TM°)为约240℃～265℃，玻璃转化温度(Tg)为约40-80℃，所说的空心长丝的旦数为约1～约6，且含有一条或多条纵向孔隙，孔隙率(VC)至少为总长丝体积的约10％，所说的纱的剩余伸长率为约40％～约160％，7％伸长率时的强度(T7)为约0．5～1．75g／d，断裂强度(TB)n以聚合物LRV20．8为标准至少约5g／d，(1-S／Sm)值至少约0．4，差示收缩率(DHS-S)小于约+20％，其中S为精练收缩率，Sm为最大潜在收缩率，DHS为干热收缩率(180℃测量)，峰值收缩张力温度T(STmax)大于聚合物玻璃转化温度Tg约5～约30℃；所说混合收缩率的取向纺丝聚酯连续空心长丝纱包含两种或多种不同类型的长丝，其中至少一种长丝的收缩率S值应使(1-S／Sm)值大于0．85，至少另一种长丝的收缩率S值应使(1-S／Sm)值为0．4～0．85，其中S为粗练收缩率，Sm为最大潜在收缩率，这些不同类型的长丝的收缩率S的差值至少为5％。
全文摘要
通过选择聚合物和纺丝条件,以速度如2—5km/min进行简化的后聚结熔化纺丝加工而制得具有优良机械加工性能和均匀性的空心聚酯未拉伸长丝,因而未拉伸长丝的孔隙率在冷或热拉伸以及有或无后续的热处理时均能基本得以保持或甚至能增加。
文档编号D01F8/12GK1292439SQ99111940
公开日2001年4月25日 申请日期1999年7月26日 优先权日1992年8月5日
发明者A·P·安尼扎, J·H·德鲁, B·H·克诺斯, D·G·宾尼, S·B·约翰逊 申请人:纳幕尔杜邦公司