专利名称：：用于纺织应用的聚酯短纤维(psf)/长丝纱(poy和pfy)的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于纺织应用的聚酯短纤维(PSF)/，纱(POY和PFY)。
背景技术：
：FTT,糾仁曱酸丙二醇酯，^f皮称为3GT，由于其理想的性能，如在常压下的^:可染性、低弯曲才莫量、良好的举性回复和回举性，作为纤维已贏得不断增加的市场兴趣。与PET纤斜目似，将PTT纤维熔融挤出纺丝，随之是常规的未拉伸短纤维的两步拉伸。然而，由于聚^^PET和PTT性能的固有差别，^口工时存在工艺^lt的不同。与PET纺ii^目比，PTT具有H30'C的较^^融温度，熔融纺丝中直到短纤纱冷却下来所需要的时间较短，导itjfc骤冷空气调节和^p通ii"ML上的差别。另一个重要的差别是与PET相比，PTT的玻^f匕转变温度(Tg)^低，iiAPTT中更快的冷结晶，导M凝固和^P过程中纤维形态的不同。PTT独特的衬结构赋予了纤维固有萍性。用于PTT短纤维和连续长丝的制备方法是众所周知的，并且在US2006/0020103,6835339，6752945，6495254，2003/0111171,6645621，6423407,6287688，WO0222925,99/11845，9/27168，EP0547553，t)7547卯，JP52/08124，52/08123，52/05320,2005256242以;^^fei:献中i^f亍了描述。PTT短纤,过常规的两步工艺进行生产，但是与加工PET相比有着不同的工艺M。典型的生产工艺设备包括挤出机、纺丝轴、熔融计量泵、纺丝组件、才;t^il径向骤冷系统、纺丝整理应用单元、巻绕系统、未^i伸纤^WNI节、筒子架结构、带或不带热定形的^N^机、巻^^/L、干燥^^p纤维切断机。然而，PTT,作为通过常规的两步工艺生产的^4i伸短纤维，具有相当低的取向度和结晶度，并且Tg^^35'C。结果，^^立伸纤维的性能随时间变^^艮快,导it^4i伸工艺过程中产生绒毛、毛结和纱线断头。这M映在与PET未^立伸纤斜目比未拉伸PTT纤维和的收缩率中。PET未拉伸纤斜目当稳定，在储存时间甚至高达一周时，^JJ见出非常低的，百分比。相反，PTT^i伸纤^环境温度和相对^^(RH)糾下对于麟是高度敏感的，并JL^见出随储存时间增加的》1姊率。为了得到与PET相似的稳定的低il姊率，必须将PTT^M立伸纤维储存在々0'C的低温下。PTT纤维处理^求PTT^Mi伸纤维筒子架应该储存在空调气氛下以^收缩。规有技术中已^il了不同尝试用以克mil些不利^:。WO99/27168和WO96/00808提出了一种在一步中连续进行纺丝和拉伸而不巻绕^#:伸纱线的方法。US6495254提出一种增加纺丝速率以ii^更高的取向度和结晶度的方法，但是收缩率随时间变化仍然不可避免。US6383632描述了一种制备细旦PTT"^AJi和拉伸纱的方法。WO99/39041公开了一种通过用含有特定组合物的表面整理剂对纤维进行涂敷以舰PTT纤维特狄面性能的方法，^^殳有涉及雌率差异。EP1016741描述了在PTT纺丝中使用含磷添加剂以获得纺丝稳定性。US6423407涉及一种生产PTT长丝纱的方法，该长丝纱包含不低于95摩尔。/o的PTT重复单it^不多于5摩尔％的其他酯的重复单元，并且以不低于2000m/^4中进行纺丝，W用整理剂涂敷挤出物。在较低的纺iiiiJL下，^Mi伸纱线中的纤维4^是由结晶的形成和已取向分子的术>^^的。US6740270描述了一种由PTT制备POY的纺丝拉伸方法。包含两对或^SXt加热导丝辊的纺丝拉伸方法制备完全取向纱线(FOY)。尽管比常规JU于制备PETPOY的工艺"口昂贵，但是这种方法使用在PTT上，主要用*^|定PTTPOY防止赠和提高巻装的稳定'脉絲寿命。US7005093涉及PTTPOY纺丝并提供了一种预测筒管老化过程的分析方法。JP2002061038涉及佳月特定的纺丝方法的PTTPOY纺丝，该方法是在特定范围内的喷ii^面温度下挤出PTT聚#，以斷^:融纱线的'tfei^P。US6218008公开了一种包含60-95摩尔％的PET和5-40摩尔％的PTT的易可染的聚酯长丝纱线。US4167541描迷了一种通过使用熔融混合体系制备连续的无载体可染聚酯长丝纱线，该混合体系包含不少于78wt。/o的与主要量(2-12wt。/o)的除对笨二曱酸(PTA)^卜的二^m如己二酸、癸二酸等共聚的PET和l-10wt。/。量的选自PTT、^t苯二曱酸丁二醇酯(PBT)和^t苯二甲酸己二醇酯(PHT)的均聚物。上述后两个美国专利强调了纤维与分"ft^料的亲合力，但是没有提供关于纺丝和拉伸工艺的信息。非圆形截面的纤维(例如四叶形、六叶形、八叶形等)通常用于在纱线及l^在织物中水分芯吸或#^多性能。7jC分芯Pil^用于运动l緣的织物上;l^斤希望的，因为它们有助于使水分离开穿着者而提W^性。US4634625描述了具有四叶形(四槽形)截面的连续链PET纱线，所得织物具有柔^:手感和无亮光的天然光泽。US5736243涉及具有四沟槽截面(四槽形)的i^PET"j^MMfr纺系统中带来更好的加工性。US2001/00339299描述了一种用于制备八叶形截面的全取向纱线的方法，该纱线包含的PTT可达到至少85mol。/。的程度。US6835339和6458455涉及制备PTT四槽形截面短纤维、纱线、填充用纤维、织物等的方法。US6620505提供了一种制备PTT三叶形纱线的方法，其中PTT组分为至少95%，并且包含5%或更少的其他酯重复单元。US6287688涉及一种用于制备具有椭圓形、八叶形、三叶形、四叶形等的截面的PTTPOY的方法。US6656586描述了具有高的7JC分芯吸速率的双组分纤维(POY，全拉伸纱线和短纤维)，该纤维包括PET和比率为至少大约30:70，但是不超过大约70:30的M聚酯和PTT。该四叶形、六叶形和八叶形双组分纤维以并排和偏心芯鞘结构包含两种不同的纤维类型
发明内容才赚本发明，提供了一种聚絲树脂，用于制备具有圆形和四叶形截面的熔融纺丝短纤维和部分取向的纱线，所述体系包含与，苯二甲酸乙二醇酯共聚酯(CoPET)均匀混合的^t笨二甲酸丙二醇酯(PTT)，其中PTT:CoPET的组成范围为95:5-5:95，所述CoPET包絲自草酸、丙二酸、琥询酸、t酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸和1，10癸^^的4酸以及选自间仁甲酸、磺化间仁酸、邻仁甲酸、^曱酸、二^fc^酸的芳族J^^。典型地，PTT与CoPET的比率为80:20到30:70。典型地，PTT的特性粘度范围为0.5到1.40。典型地，CoPET的棒l"生粘度范围为0.50到0.70。在纤维熔融纺丝中，除由纤维抗断强JL4示的令人满意的强度要^Jf，熔体可纺性^|定性艮重要。这受树脂组絲的特性粘度控制。熔絲出过程中的纤维断裂P艮制了纤维的生产、产率以及以其可拉伸性和强JL^示的纤维质量。根据本发明，已发现0.5到1.40的I.V是优逸的。同样冲峰本发明，控制组合物中PTT的I.V为0.85到1.30;|^_优选的。已^^现##性粘度##在这个范围内有助于纤维产量^^#纤维的总体质量，而不影响成品纤维的性能。具有的PTTI.V.低于0.5和高于1.40的组合物不可負沐^yt融纺丝，纤维的性能，如抗断强度和伸长率对于将纤维织成织物是不可接受的。类卄她，CoPET的舰IV应该为0.5到0.7。如果选择I.V小于O.S的CoPET,纤维的可拉伸性#^差。类似地，4^人满意的纤维性能，如抗断强度和伸长百分比，对于大于0.7的I.V值将不^f寻到。本发明也涉及由本发明的聚^^树脂制成的具有圆形、四叶形、多叶形截面的纤维。只有将^i伸的短纤维储存在控制的低温^Ht下，FTT短纤维纺丝才^f寻到令人满意的拉伸性能并产生可接受的纤维性能。勤^^，除非采用如前详述的更加昂贵的纺丝拉伸工艺，否贝'WWf到具有较长储存寿命的稳定POY巻装。作为短纤纱的PTT^"存在i^^A下导致4^t率下降并且残余t!姊率随时间和温度而变化。这种4姊率的变化影响纤维的自jiy立伸比(NDR),导致拉伸中的可加工性困难。由于拉伸的限制，成品短纤衛长丝纱呈现出低的强度和非常高的伸长率，i^映絲缩^f几中特别是当^^和粗纺成纱线或针织时^t的辦性。为了克mil些PTT短纤维纺丝和POY生产中的问题，本发明建议以单一均匀的混#$1入包含PTT和CoPET的聚#组合物。本发明关注PTT-CoPET作为用于制^纤^POY的^^脂组^;的用途。#^本发明由树脂制备的纤维可以为规则的圓形或可具有圆形截面。还关注多叶形截面的特别是四叶或四槽形截面的纤维。CoPET是PET与4酸的共聚酯，该4酸逸自脂肪族^^勿如草酸、丙二酸、琥讀酸、己二酸等，和芳族酸，例如间^J1甲酸、^t化间^"酸等。当储存在普通环境务f牛下时由这种共聚酯组合物得到的短纤纱未显示随时间变化的收缩率，而是产生恒定的残余收缩率，这^i伸加工中显示了良好的性能并iL^产出具有合适伸长率和强度的成品纤维。通it^方法获得的短纤转OY在缩绒机中辦性能良好。狄銜显储^^H吏作为制冷负荷的能源^^最小化，获得M的生产成本节约。另夕卜，也看到了积械性能的改进，这导致了纤维的易加工性。通过将PTT:CoPET比率从5:95到95:5进行变化，进行了大量实验，并得到了PTT:CoPET的最适合的混^^J^为90:10到70:30，在环形或四叶形截面的短纤维纺丝的情况下，产生如下特征。.PTT-CoPET短纤纱的残余收缩率比100%PTT所，Ji^到的高(参iL41和3)当PTT-CoPET短纤纱储存在环^^糾下时，残余J]魏率无变化(参脉3).储存时间达50-60小时，PTT-CoPET短纤纱的残余J)姊率无絲变化.一致的拉伸工艺性能(参il44).当与100。/oPTT纤斜目比时，纤維性能如强度、伸长率和弹性回复稍好。(参M2和4).以抗断强度(g/d)表示的纤维强度高10-15%(参见表2和4).在PTT-CoPET^Ir/;^^树脂制备的四槽形纤维中，当与由100。/。PTT纤维制成的相比时，其纱线和织物的水分芯吸性能都有适当提高(纱线参^L^-5和4十织织物^^L4-6).在缩^4凡中转变成纱线时，組的良好的性能(参錄7)-作为另外的优点，沸7jC染色时，纤维显示染色强度增加10%(参见表8)。在采用PTT与CoPET的^r》'^^代替100%PTT的POY纺丝情况下，可见如下另外的优点甚至^^无导丝辊纺丝，敏张力也可&'J最小值，以得到良好的运转性能。.由于在高速下巻绕举Iiii导it4狄紧，所以4捐100%PTT的POY纺丝经常需要厚壁筒管。PTT-CoPET纺丝不是这种情况，并且PET纺丝中使用的常规筒管狄够。和100n/。的PTT相比，对于PTT-CoPET树脂可^^较低的纺^it^和无导丝辊纺丝。PTT-CoPETPOY的性育fe^10中给出。利用圆形孑L喷ii^Ui^亍了不同的熔融纺丝"^以优化PTT:CoPET的细成，如以下实施例所述。实施例1将以95:5的比例';^^的、特性粘度分别为0.92和0.58dl/g的PTT:CoPET切片在干燥器中于130-140'C下、停留时间为6小时、进行干燥。将经干燥的切片加^^区域温度##在230。(:到270。C的挤出机中，转化成熔融聚絲，絲itil:续的^^i^虑器。将熔融聚^计量(37^/^4中)通过纺丝头中的泵，，过74孑L(圆形)喷丝板。将纺制纽M^骤冷室中经冷空气凝固，然后;^冷'^^理。将以1050^^^中i4^巻绕的，^^到筒管上并JLt^伸加4^/Ui拉伸。分析短纤纱和拉伸加枪纱^f羊品的沸水收缩率和拉伸性能。实施例2将以80:20的比例^給的、棒性粘度分别为0.92和0.58dl/g的PTT:CoPET切片在干燥器中于140-145。C下、停留时间为6小时、进^f"燥。将经干燥的切片加WJ区域温度^^在230。C到270。C的挤出机中，转化錄融聚杨，絲it^的聚^;i^虑器。将熔融聚絲计量(37iV^I中)通过纺丝头中的泵，絲过74孑L喷錄。将纺制M^^骤冷室中经冷空气凝固，然后;^冷';f^理。将以1050ijt/^4中速度巻绕的^^^t^到筒管上并JL^i伸加^Kh拉伸。分析短纤纱和拉伸加抢纱^#品的沸7]0|欠缩率和拉伸性能。实施例3将以60:40的比例^給的、特性粘JL分别为0.92和0.58dl/g的PTT:CoPET切片在干燥器中于160。C下、停留时间为5~6小时、进4计燥。将经干燥的切片加A^区域温度^^在230。C到280。C的挤出机中，转化絲融聚^，糾过连续的聚^^i^虑器。将熔融聚絲计量(37iy^)0通过纺丝头中的泵，并通过74孑L喷錄。将纺制^ia^骤冷室中经冷空气凝固，然后^f口冷、;^理。将以io50米/^4中速度巻绕的^iiA^到筒管上并iL^立伸加^^Ji拉伸。分析短纤纱和拉伸加掄纱^品的沸7jOl史缩率和拉伸性能。实施例4将以20:80的比例';t給的、特性粘>1分别为0.92和0.58dl/g的PTT:CoPET切片在千燥器中于150-160'C下、停留时间为6小时、进行千燥。将经千燥的切片加A^区域温度4^^在230'C到280。C的挤出机中，转化錄融聚絲，絲舰续的聚擔i^虑器。将熔融聚*计量(37"^#(0通过纺丝头中的泵，糾过74孑L喷ii^。将纺制^iyiUfc骤冷室中经冷空，固，然后;^a冷、^^理。分析短纤纱和拉伸加^^、錄洋品的沸;M欠缩率和拉伸性能。实施例5将以20:80的比例混合的、特性粘JL分别为130和0.58dl/g的PTT:CoPET切片在干燥器中于150-160。C下、停留时间为6小时、进4t^燥。将经千燥的切片加A^区域温度^^在230。C到280。C的挤出机中，转化成熔融聚#，^ifitil:续的聚^^i^虑器。将熔融聚合物计量(37克/^4f)通过纺丝头中的泵，^t过74孔喷逸敗。将纺制，^Lt骤冷室中经冷空气凝固，然后;^口冷'^^理。将以1050米/^4中速度巻绕的^LiM^到筒管上并iL^i伸加^i^Ui拉伸。分析短纤纱和拉伸加抢纱^^羊品的沸7JOjtlt率和拉伸性能。实施例6将以80:20的比例^給的、特性粘度分别为0.92和0.65dl/g的PTT:CoPET切片在干燥器中于130'C下、停留时间为4小时、进frt燥。将经干燥的切片加A^区域温度^^在250。C到270。C的挤出机中，转化成熔融聚^，^itit^续的聚^;i^虑器。将熔融聚絲计量(525力^4中)通过纺丝头中的泵，絲过具有四槽截面的1066孑L喷ii^L。将纺制^i^棘骤冷室中在16。C下经冷空，固，然后^口冷、;f^理。将以1250ijt/分钟的it^绕的纺制丝絲DM7K赍淋下收集到条筒中。将纺制丝束条筒储存在环嫂剝牛下并且测试残余沸7]01欠缩率。来自条筒中的^^立伸丝^Jt过两步拉伸系统进^&口工，W进行热定形、巻曲松弛、并将经拉伸的纤维切成特定纤维狄的切断纤维。将短纤维用于纺20，S纱线和针织敏沐，将其用于译阶芯吸速率、染色强度。^M立伸(短纤纱)和拉伸(拉伸加掄)纤维的结果汇总于表-11中。基于M性能，特别是》1^率，选4^E^比例为80:20的PTT-CoPET用于实施^^发明。实施例7^!寻纟赋比例为80:20的、LV.为0.90±0.05:0.60±0.05的PTT:CoPET^ir/"^i刀片于120-130。C下彻底干燥，絲过区域温度##在240。C到280。C的挤出才;i^P成熔融^^;^体，然后以700-1500米/分钟的巻^l通过安置在纺丝头中的圆形孑Ul四叶形孔喷丝板进行纺丝。将纺制长丝^Ufr骤冷室中经冷空气凝固，然后^口冷';f^理。将所#^纤纱和未拉伸纱线收集在条筒中，同时在纤维收集i^呈中在条筒中喷洒^P的去矿物质7JC。将絲^i伸纱线的条筒棘环嫂储藏条件下储存，也在控制温度条件下储存，在不同的时间收集^^立伸纤维的样品，并测量残余沸7M姊率。将来自条筒中的^M立伸纤,过两步拉伸系乡W口工，然后进行热定形、巻曲、々姚，并将拉伸的纤维切成特魏纤维狄的成品纤维。对100%PTT进行类似的实验，在不同M下储存的PTT和PTT-CoPET^i伸纤维和拉伸纤維性能的结^示在下面的表l-4中。如贿技术所述，PTT-CoPET组*已经用于(US6656586)制造具有水分芯吸性能的四槽形^|且*纤维。^^发明中，PTT-CoPET组^用于制造具有均匀^^的组成而不是X5(i且賴的四槽形短纤维。5KJ且分纤维制造涉及昂贵而复杂的纺丝组件。而且，由于两組分间的清晰边界，^i且分纤维中有层离的可能性，并且，由于两组分没有:^^以及离散的存在，纤维的最终性能缺乏协同絲。*#脂制备过程中或，挤出之前对PTT和CoPET进^^^是有力的。由于^if纺丝组件足以制备该纤维，所以此混合的纤维工艺是经济的。而且，与双组分的相比，混絲纤维中的纤维性能，如抗断强度、伸长率和水分芯吸性能将更好。狄因为在混合中两种组分即PTT和CoPET的完美均化，这改进了加工性能并且也有助于通过调^-"种或多种性能以其它性能的最小牺并i^得用于特定需要的纤维。由于混合的均匀性，该组^^*^的如同单一聚#。由于无定形相中组分的溶混性，组分结晶相间的相间作用和粘合力M了PTT-CoPET';^^物的力学性能，如抗断强度和萍1"封莫量。表-9给出了4^PTT-CoPET的^^组絲的^4i伸和拉伸四槽形短纤维的性能。通过，用PTT-CoPET^ir/^^物制备PFY到POY(部分取向纱线)进行的初步研究显示了与用短纤维，Ji^到的类似的趋势。M些研究中得到的POY的性能汇总于表-10中。表-1PTT^^立伸纤维一^率和^"^Ht<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表-2来自于表-1的未拉伸的PTT拉伸纤维的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表-3PTT國CoPET棘伸纤维國雌率和储#^(牛<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表-4PTT-CoPET拉伸纤維性能<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表-5在纱线阶段的PTT-CoPET纤维芯吸收率的评价<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表隱6在针织物阶段，PTT-CoPET纤维芯吸jj率的^<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表國8PTT-CoPET纤维沸水染色强度的#<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表-9PTT-CoPET四槽形截面纤维的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表隱ll不同組成的PTT和PTT-CoPET的未，拉伸和4立伸纤维的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>备注EXJNfo.是本文给出的实施例号D是^M立伸或拉伸纤维的旦尼尔%E是^^伸或拉伸纤维的伸长率BLA^i伸纤维的断裂载荷(以克为^立)%BWS是;^i伸或拉伸纤维的沸7K，率百分数Tg/d是拉伸纤维的抗断强度这样，4^发明^Hf了一种包含PTT和CoPET*/';^^的聚酯树脂组合物，该组^^在制备具有圆形或四槽形截面的短纤维或POY中作为100%PTT^^好的替"^品。该PTT和CoPET^r/';^^組^;有助于i^^i伸纤^/长丝纱在控制的温;^务降下傰^存。用这种树脂组#制备的*4立伸纤^/^^纱在用于短纤维的两步拉伸系统中或在制造部分取向纱线(POY)或全拉伸纱线(FDY)工艺过程中表现更纤，赋予成品短纤维和长丝纱更好的性能。尽管重点在于纤维的M^，显然，对4^页域技权员而言，在本发明的范围内可望i^f亍M改变。权利要求1、一种聚合物树脂，用于制备具有环形和四叶形截面的熔融纺丝短纤维和部分取向纱线，所述体系负含与聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚酯(CoPET)均匀混合的聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，其中PTT∶CoPET的组成范围为95∶5-5∶95，所述CoPET包含选自草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸和1，10癸烷二羧酸的二羧酸以及选自间苯二甲酸、磺化间苯二酸、邻苯二甲酸、萘二甲酸、二苯醚二羧酸的芳族二羧酸。2、如又利要求1所述的聚合物树脂，其中PTT相对CoPET的比率范围为80:20-30:70。3、如权利要求l所述的聚合物树脂，其中PTT的棒性粘性度为0.5-1.40。4、如权利要求1所述的聚合物树脂，其中PTT的特性粘性度为0.85-130。5、如权利要求l所述的聚合物树脂，其中CoPET的特性粘度为0.50-0.70。6、由权利要求l-4中所述的各项所述的聚合物树脂制备的具有圆形截面的纤维。7、由权利要求1-4中所述项所述的聚合物树脂制备的具有多槽形截面的纤维。8、由权利要求1-4中任一项所述的聚合物树脂制备的具有四叶形截面的纤维。全文摘要本发明涉及一种混合的两细分聚合物的混合体系，该体系含有聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和聚对苯二甲酸乙二醇酯共聚酯(CoPET)，其中PTT∶CoPET组成范围为95∶5-5∶95。将该混合组合物用环形或四叶形截面的喷丝板熔融纺丝为短纤维和部分取向纱线(POY)，其性能与100％PET聚合物和100％PTT聚合物的相当。与由均聚合物制备的纤维以及双组分纤维相比，四槽形纤维性能卓越，特别是它们的水分芯吸性能和提高的可染性。文档编号D01F8/14GK101191255SQ20071030614公开日2008年6月4日申请日期2007年11月28日优先权日2006年11月28日发明者K·S·塔马吉,M·罗摩克里希纳,P·G·维托巴,R·戈皮纳特,V·拉姆克里什纳申请人:富图拉聚酯有限公司