专利名称:聚对苯二甲酸亚丙基酯四槽横截面短纤维的制作方法
相关申请本申请要求2000年9月12日申请的美国临时专利申请系列号60/231,852的优先权，该专利申请被结合在本文中以作参考。
发明领域本发明涉及四槽(tetrachannel)横截面短纤维、以及用其制成的纱线、织物和填充用纤维和制造这种短纤维的方法。
发明背景通常被称作“聚对苯二甲酸亚烷基酯”的聚对苯二甲酸亚乙基酯(“2GT”)和聚对苯二甲酸亚丁基酯(“4GT”)是常见的商品聚酯。聚对苯二甲酸亚烷基酯具有优异的物理和化学性能，特别是化学、热和光稳定性、高熔点和高强度。因此它们被广泛用于树脂、薄膜和纤维，包括短纤维和包含这种短纤维的填充用纤维。
在纺织工业中，由2GT制成的合成纤维是众所周知的。而且，2GT聚合物的特性和工艺参数也是普遍已知的。这种合成纤维通常被分成两类(1)长丝和(2)不连续纤维，常常被称为“短纤维”或“切断纤维”。由2GT短纤维制成的一般最终用途产品包括纱线、织物和填充用纤维。
由于2GT短纤维的某些特性，因此在上述最终用途产品方面是理想的。例如，已知由2GT短纤维制成的织物和纱线可生产对于下游操作而言具有符合需要的特性的纱线，如由Aneja在美国专利5,736,243中所公开的。例如，这样的纤维适于在精梳毛纺体系(worstedsystem)上进行加工。而且，由这类纤维制成的纱线在制造具有良好水分芯吸(moisture wicking)能力的轻质织物方面是有用的。在用于许多类型的服装如运动服的织物中，需要水分芯吸性，因为这些服装有助于使水分离开穿着者。同样地，因为轻质织物没有厚重织物那么笨重，所以是较为理想的。
某些2GT短纤维由于具有特殊形状特性，因而在这样的最终用途产品方面甚至是更符合需要的。例如，美国专利5,736,243公开了具有四槽横截面的2GT短纤维的织物和纱线，更具体地说，是具有荷叶边椭圆形横截面，并且沿长丝的长度方面具有槽的2GT短纤维的织物和纱线。由这样的纤维制成的纱线在制造具有良好水分芯吸能力的轻质织物方面是特别有用的。
由于近年来对生产聚合物主链单体成分之一的1，3-丙二醇(PDO)的低成本途径的开发，使得聚对苯二甲酸亚丙基酯(polytrimethyleneterephthalate)(3GT)(也称为polypropylene terephthalate)作为纤维在商业上日益受到重视。由于3GT在大气压下的分散染色性、低弯曲模量、弹性回复和回弹，长期以来一直希望它是纤维的形式。但是，适用于高强度、高弹性纱线的3GT短纤维的制造具有许多具体问题，特别是在获得令人满意的纤维卷曲和纱线强度方面存在问题。在这几年中所找到的对于2GT或4GT纤维的上述问题的解决办法通常不适用于3GT纤维，因为3GT具有独特的性质。
JP 11-189938叙述了制造3GT短纤维(3-200mm)，并描述了在100-160℃、为时0.01-90分钟的湿热处理步骤，或者在100-300℃、为时0.01-20分钟的干热处理步骤。在加工实施例1中，在260℃以1800m/分钟的纺纱卷绕(yam-spinning take-up)速度对3GT进行纺丝。拉伸之后，将纤维用液体浴在150℃进行5分钟的定长热处理。然后，将其卷曲并切断。加工实施例2对拉伸后的纤维应用在200℃、为时3分钟的干热处理。
JP 11-107081描述了3GT复丝未拉伸纤维在低于150℃，优选110-150℃的温度、为时0.2-0.8秒，优选0.3-0.6秒的松弛，并随后进行复丝的假捻。该文献没有提及制造高强度卷曲3GT短纤维的方法。
美国专利3,584,103号描述了一种对具有不对称双折射的3GT长丝进行熔纺的方法。通过如下步骤制备3GT的螺旋状卷曲纺织纤维对长丝进行熔纺，使横截面上具有不对称双折射；拉伸该长丝以定向其分子；将拉伸后的长丝在保持定长的情况下于100-190℃进行热处理；在高于45℃，优选约140℃的松弛条件下对经热处理的长丝加热2-10分钟，以产生卷曲。所有实施例都证明在140℃松弛纤维。
EP 1 016 741描述了使用磷添加剂和某些3GT聚合物质量限制以得到改进的白度、熔融稳定性和纺丝稳定性。将纺丝和拉伸之后制得的长丝和短纤在90-200℃进行热处理，但不进行卷曲和松弛。据报道(第8页，第18行)对纤维的横截面形状没有特别限制，可以是圆形、三叶形、平的(flat)、星形、w形等，可以是实心或空心的。同一申请人的WO 01/16413中要求了用凸面修改的三叶形横截面挤出的3GT纤维的特殊优点。
所有上述文献都通过应用被全文结合在本文中以作参考。
所有这些文献都没有提及制造四槽3GT短纤维的方法，也没有提及这种3GT短纤维的特殊优点。
发明简述本发明包括具有四槽横截面的聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维。优选所述四槽横截面包括具有凹槽的荷叶边椭圆形状。
优选所述聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维的强度为3克/旦(2.65cN/分特)或更高。优选所述聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维的卷缩(crimptake-up)为10％-60％。
优选所述聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维通过包括下述各步的方法制造将聚对苯二甲酸亚丙基酯聚合物熔融，在245-285℃的温度下对该熔体进行纺丝，使纤维骤冷，拉伸纤维，用机械卷曲机对纤维进行卷曲，在50-120℃的温度下对卷曲后的纤维进行松弛，然后将纤维切成约0.2-6英寸(约0.5-约15cm)的长度。
从上述方法制得的短纤维的卷缩为10-60％，强度为至少3克/旦(2.65cN/分特)。
本发明也涉及本发明纤维与棉、2GT、尼龙、lyocel、丙烯腈系纤维、聚对苯二甲酸亚丁基酯(4GT)以及其它纤维的掺混物。
本发明也涉及由具有四槽横截面的聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维制成的纱线。本发明还涉及由所述纱线制成的织物。优选所述织物具有至少300％的上染率。
本发明也涉及由所述纤维和所述掺混物制成的非织造、机织和针织织物。本发明进一步涉及由所述掺混物制成的纱线、由其制成的机织和针织织物，以及由所述掺混物制成的填充用纤维。
本发明进一步涉及具有优异芯吸和/或起球性能的纤维、纱线和织物，特别是针织织物。优选的织物(优选针织织物)优选具有5分钟后至少2英寸(5cm)的芯吸高度，优选10分钟后至少4英寸(10cm)，优选30分钟后至少5英寸(13cm)。优选的织物具有毛绒的球粒(与硬的球粒相对)，这被认为是优选的，因为它们导致较不明显的起球感。
本发明还涉及填充用纤维网状物和絮垫，以及填充用纤维产品，包括短纤维。
本发明进一步涉及制造聚对苯二甲酸亚丙基酯纱线、填充用纤维网状物、絮垫和产品以及织物的方法。
附图简述
图1是按照本发明方法由聚对苯二甲酸亚丙基酯制成的短纤维的横截面形状的放大图。
图2是按照本发明方法由聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维制成的细纱A的横截面形状的放大图。
图3是按照本发明方法由聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维制成的细纱B的横截面形状的放大图。
图4是按照常规方法由聚对苯二甲酸亚乙基酯纤维制成的细纱C的横截面形状的放大图。
发明详述在本发明中有用的聚对苯二甲酸亚丙基酯可以通过已知的制造技术(间歇、连续等)进行生产，如下列文献中所述美国专利5,015,789、5,276,201、5,284,979、5,334,778、5,364,984、5,364,987、5,391,263、5,434,239、5,510,454、5,504,122、5,532,333、5,532,404、5,540,868、5,633,018、5,633,362、5,677,415、5,686,276、5,710,315、5,714,262、5,730,913、5,763,104、5,774,074、5,786,443、5,811,496、5,821,092、5,830,982、5,840,957、5,856,423、5,962,745、5,990,265、6,140,543、6,245,844、6,277,289、6,281,325、6,255,442和6,066,714号、EP 998 440、WO 01/09073、01/09069、01/34693、00/14041、00/58393、01/14450和98/57913，H.L Traub，“Synthese undtextilchemische Eigenschaften des Poly-Trimethyleneterephthalats”，Dissertation Universitat Stuttgart(1994)以及S.Schauhoff ，“NewDevelopments in the Production of Polytrimethylene Terephthalate(PTT)”，Man-Made Fiber Year Book(1996年9月)，所有上述文献均结合在本文中以作参考。可用作本发明聚酯的聚对苯二甲酸亚丙基酯可以商标“Sorona”从Delaware，Wilmington的E.I.du Pont de Nemours andCompany买到。
优选所述聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维的相对粘度(LRV)为至少34，可以高至60或更高。
所述适用于本发明的聚对苯二甲酸亚丙基酯的特性粘度为0.60分升/克(dl/g)或更高，优选为至少0.70dl/g，更优选为至少0.80dl/g，最优选为至少0.90dl/g。所述特性粘度通常为大约1.5dl/g或更低，优选为1.4dl/g或更低，更优选为1.2dl/g或更低，最优选为1.1dl/g或更低。在实施本发明时特别有用的聚对苯二甲酸亚丙基酯均聚物的熔点为大约225-231℃。
可以使用对于聚酯纤维有用的常规技术和设备(优选方法也描述在本文中)来实施纺丝。例如美国专利3,816,486和4,639,347号、英国书1 254 826号和JP 11-189938中所述的各种纺丝方法，所有这些皆被结合在本文中以作参考。
纺丝速度优选为600米/分钟或更大，并且通常为2500米/分钟或更小。纺丝温度通常为245℃或更高和285℃或更低，优选为275℃或更低。最优选在大约255℃实施纺丝。
将喷丝头设计为可以挤出具有四槽横截面的纤维。优选所用喷丝头是美国专利3,914,488 Gorrafa图1和美国专利4,634,625图1中所描述的类型，所述两个专利都被结合在本文中以作参考。这些喷丝头提供具有四槽横截面的纤维，包括有凹槽的荷叶边椭圆形横截面纤维。但是，任何挤出纤维的形状都可能与喷丝头形状不一致，这是因为聚合物的内聚以及所得聚合物在挤出之后、骤冷和拉伸之前的流动。这一流动有可能抹煞原始喷丝头形状本身所固有的优点。令人吃惊的是，本发明者们发现3GT的四槽纤维具有比2GT易确定得多的形状。这一特性显示在与图4(说明2GT)作比较的本发明的图1-3(说明3GT)中。所述更易确定的形状提高了四槽结构所显示的好处。
可以以常规方式用空气或先有技术中描述的其它流体(如氮气)来实施骤冷。可以使用横流、放射状或其它常规技术。
骤冷之后，通过标准技术(例如使用给油辊)施加常规的纺丝油剂。
在丝束条筒(tow can)上收集熔纺长丝。然后将几个丝束条筒放在一起，由这些长丝形成一个大的丝束。此后，用常规技术优选以约50-约120码/分钟(约46-约110m/分钟)拉伸长丝。拉伸比优选为约1.25-约4，更优选1.25-2.5，最优选至少1.4并且优选最高至1.6。优选使用两步拉伸来实施拉伸(参见例如美国专利3,816,486号，将其结合在本文中以作参考)。
在使用常规技术拉伸期间可以实施整理。
根据一个优选的实施方案，在拉伸之后、卷曲和松弛之前对纤维进行热处理。“热处理”是指在张力下对拉伸后的纤维进行加热。热处理优选在至少大约85℃，优选大约115℃或更低温度下进行。最优选热处理在大约100℃进行。优选热处理用加热的辊进行。也可以使用美国专利4,704,329的饱和蒸汽进行热处理，该专利被结合在本文中以作参考。按照第二种选择，则不实施热处理。优选在制造填充用纤维时省去热处理。
可以使用常规机械卷曲技术。优选具有蒸汽辅助的机械短纤卷曲机，如填塞箱式。
可以在使用常规技术的卷曲机上进行整理。
卷曲程度通常为8个卷曲/英寸(cpi)(3个卷曲/cm(cpc))或更多，优选10cpi(3.9cpc)或更多，最优选14cpi(5.5cpc)或更多，并且通常为30cpi(11.8cpc)或更少，优选25cpi(9.8cpc)或更少，更优选20cpi(7.9cpc)或更少。所得的卷缩(％)是纤维特性的函数，优选为10％或更高，更优选为15％或更高，最优选为20％或更高，并且优选最高至40％，更优选最高至60％。
当制造填充用纤维时，优选在卷曲之后、松弛之前应用光滑剂(slickener)。在制造填充用纤维时有用的光滑剂描述在美国专利4,725,635中，将其结合在本文中以作参考。
可以使用较低温度进行松弛以获得最大的卷缩。“松弛”是指将长丝在不受约束的条件下加热，从而使长丝得以自由收缩。松弛在卷曲之后、切断之前进行。通常实施松弛以除去收缩并干燥纤维。在典型的松弛机中，将纤维搁置在传送带上并经过烘箱。对本发明中有用的最低松弛温度为40℃，若温度过低，则无法在足够时间内使纤维干燥。优选松弛温度为120℃或更低，更优选105℃或更低，甚至更优选100℃或更低，更加优选低于100℃，最优选低于80℃。优选松弛温度为55℃或更高，更优选高于55℃，更优选60℃或更高，最优选高于60℃。优选松弛时间不超过大约60分钟，更优选25分钟或更少。松弛时间必需足够长以便使纤维得到干燥并将纤维带至理想的松弛温度，理想的松弛温度取决于丝束旦尼尔的尺寸，当松弛少量(例如1,000旦尼尔(1,100分特))时，可以为几秒。在工业设置中，时间可以短至1分钟。优选长丝以50-200码/分钟(46-约183米/分钟)的速率、为时6-20分钟经过烘箱，或者以其它适于松弛和干燥纤维的速率经过烘箱。
优选在piddler条筒中收集长丝，随后进行切断和打包。本发明的短纤优选在松弛之后用机械切断机进行切断。优选纤维为约0.2-约6英寸(约0.5-约15cm)，更优选约0.5-约3英寸(约1.3-约7.6cm)，最优选约1.5英寸(3.8cm)。可以优选不同的短纤长度以用于不同的最终用途。
优选短纤的强度为3.0克/旦(g/d)(2.65cN/分特)(通过用g/d值乘以0.883转化为cN/分特，这是工业标准方法)或更高，优选大于3.0g/d(2.65cN/分特)，以能够在高速纺丝和梳理设备上进行加工并且对纤维无损害。通过拉伸和松弛但未经热处理而制得的短纤维的强度大于3.0g/d(2.65cN/分特)、优选为3.1g/d(2.74cN/分特)或更高。通过拉伸、松弛和热处理而制得的短纤维的强度大于3.5g/d(3.1cN/分特)、优选为3.6g/d(3.2cN/分特)或更高，更优选为3.75g/d(3.3cN/分特)或更高，甚至更优选为3.9g/d(3.44cN/分特)或更高，最优选为4.0g/d(3.53cN/分特)或更高。通过本发明的方法可以制备高达6.5g/d(5.74cN/分特)或更高的强度。对于一些最终用途，高达5g/d(4.4cN/分特)、优选为4.6g/d(4.1cN/分特)的强度是优选的。高强度可引起纺织品表面过多的纤维起球。最显著的是，这些强度可以用55％或更少并且通常为20％或更多的伸长(断裂伸长)来实现。
优选纤维含有至少85％重量，更优选90％重量，甚至更优选至少95％重量的聚对苯二甲酸亚丙基酯聚合物。最优选的聚合物为基本上全部含聚对苯二甲酸亚丙基酯聚合物和用于聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维的添加剂。这类添加剂包括抗氧化剂、稳定剂(例如UV稳定剂)、消光剂(例如TiO2、硫化锌或氧化锌)、颜料(例如TiO2等)、阻燃剂、抗静电剂(antistat)、染料、填料(如碳酸钙)、抗菌剂、抗静电剂(antistatic agent)、荧光增白剂、补充剂、加工助剂和其它提高聚对苯二甲酸亚丙基酯的制造工艺或性能的化合物)。当使用TiO2时，优选其添加量为所述聚合物或纤维重量的至少约0.01％重量，更优选至少约0.02％重量，并且优选最多至大约5％重量，更优选最多至约3％重量，最优选最多至约2％重量。无光聚合物优选含有约2％重量，半无光聚合物优选含有约0.3％重量。
根据本发明制备的用于服装(例如针织和机织织物)和非织造物的纤维的单丝旦数一般为至少0.8旦/单丝(dpf)(0.88分特(dtex))，优选至少1dpf(1.1分特)，最优选至少1.2dpf(1.3分特)。它们优选为3dpf(3.3分特)或更低，更优选为2.5dpf(2.8分特)或更低，最优选为2dpf(2.2分特)或更低。最优选的是大约1.4dpf(大约1.5分特)。非织造物通常利用约1.5-约6dpf(约1.65-约6.6分特)的短纤。可以使用高达6dpf(6.6分特)的较高旦尼尔纤维，甚至更高的旦尼尔对于非纺织用途如填充用纤维是有用的。
填充用纤维利用约0.8-约15dpf(约0.88-约16.5分特)的短纤。制来做填充用纤维的纤维通常为至少3dpf(3.3分特)，更优选为至少6dpf(6.6分特)。它们一般为15dpf(16.5分特)或更低，更优选9dpf(9.9分特)或更低。
本发明的纤维是单组分纤维(由此，明确排除双组分和多组分纤维，如由两种不同类型的聚合物或两类在其各自区域具有不同特征的相同聚合物所制成的皮芯型或并列型纤维，但是不排除分散于纤维中的其它聚合物和存在的添加剂)。它们可以是实心的、中空的或多中空的。
优选将本发明的短纤维用于制造衣料、非织造织物和填充用纤维，最优选用于制造衣料如针织和机织织物。衣料(如纱线)和非织造织物可以通过下述操作进行制造即开包、梳理短纤维、然后将它们进行混合。更具体地说，在制造非织造织物时，用常规技术(如热粘合、针刺法、射流喷网法等)使纤维粘合。在制造针织和机织织物时，再次使用常规技术将纤维拉伸成条子和纺成纱线。然后，将纱线针织或机织成织物。可以将本发明的纤维与其它类型纤维如棉、2GT、尼龙、lyocel、丙烯腈系纤维、聚对苯二甲酸亚丁基酯等进行混合。此外，它们也可以与具有其它形状的3GT纤维混合，或者与其它类型纤维包括长丝进行混合。
本发明的短纤维可用于填充用纤维用途。优选开包，将纤维精梳-扯松或梳理-以形成网状物，使网状物交叉重叠以形成絮垫(使之能达到较高的重量和/或尺寸)，用枕头填充器或其它填充设备将絮垫填充进最终产品中。可以用普通粘合技术如喷洒(树脂)粘合法、热粘合法(低熔点)和超声波粘合法将网状物中的纤维进一步粘合在一起。任选将低粘合温度的短纤维(例如低粘合温度的聚酯)与所述纤维混合以提高粘合性。
通过本发明制造的填充用纤维网状物通常为约0.5-约2盎司/码2(约17-约68g/m2)。交叉重叠的絮垫可以包含约30-约1,000g/m2的纤维。
使用本发明，可以制备具有超过2GT短纤维性能的聚对苯二甲酸亚丙基酯填充用纤维，所述性能包括但不限于增强的纤维柔软性、抗挤压性、自膨松性和超强水分传递特性。
根据本发明制备的填充用纤维可以被用于许多用途，包括衣服(如胸罩垫)、枕头、家具、保温层、盖被、过滤器、机动车(如缓冲垫)、睡袋、床垫和褥子。
实施例下面的实施例用来举例说明本发明，但并非用于限制本发明。除非特别指出，否则所有的份数、百分比等均以重量计。
测量和单位此处讨论的测量用传统美国纺织单位(包括旦尼尔，这是一个公制单位)来进行。为了满足在别处指定的操作，将美国单位与相应公制单位一起公布在此。例如，在实际测量值之后在圆括号内提供了相应于旦数的分特值。
如下测定纤维的具体性能。
相时粘度相对粘度(“LRV”)是溶解在HFIP溶剂(含有100ppm 98％试剂级别硫酸的六氟异丙醇)中的聚合物的粘度。粘度测定装置是可从许多销售商(Design Scientific，Cannon等)处买到的毛细管粘度计。以厘沲计的相对粘度是测定聚合物在25℃HFIP中的4.75％重量溶液的粘度，将其与25℃纯HFIP的粘度相比而得到的。
特性粘度由Viscotek Forced Flow Viscometer Y900(Viscotek Corporation，Houston，TX)测定在19℃以0.4g/dL的浓度溶解于50/50％重量三氟乙酸/二氯甲烷中的聚酯的粘度，随后通过基于ASTM D 5225-92的自动化方法来确定特性粘度(IV)。
芯吸通过下述操作测定实施例中织物的芯吸速率将1英寸(2.5cm)宽的条状织物下端1.8英寸(4.6cm)垂直浸入去离子水中，目测水芯吸上纤维的高度，并将该高度记录下来作为时间的函数。
卷缩纤维回弹性的一种衡量是卷缩(“CTU”)，它测量在纤维中设定的第二卷曲的指定频率和幅度如何。卷缩将卷曲纤维的长度与展开纤维的长度联系起来，因此其受到卷曲幅度、卷曲频率以及卷曲的抵抗变形能力的影响。卷缩由下式计算CTU(％)＝[100(L1-L2)]/L1其中L1代表展开长度(在0.13±0.02克但(0.115±0.018dN/tex)的附加载荷下悬挂30秒的纤维)，L2代表卷曲长度(在第一次伸长之后，休息60秒，之后在无附加重量情况下悬挂的同一纤维的长度)。
实施例1本实施例举例说明本发明短纤维在纺织品应用如纱线和织物中的优势。在本实施例中，用常规熔体挤出机在265℃的纺丝箱体温度下由薄片纺织具有图1所示四槽横截面的聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维。用具有1054个喷丝孔的喷丝头以约70pph(31.75kg/h)的速度挤出纤维，纺丝速度为2066ypm(1889mpm)。然后通过常规聚酯短纤拉伸设备用两套参数对纺成的纤维进行拉伸，得到拉伸纱A和B，如下所述。
拉伸纱A采用75℃的浴温、约50ypm(46mpm)的拉伸速度、1.8倍的总拉伸比对聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维进行拉伸。
拉伸纱B除采用85℃的浴温、约100ypm(91mpm)的拉伸速度、2.0倍的总拉伸比外，用类似的方式对聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维进行拉伸。
卷曲纤维A和B然后以常规方式在歧管压力为15psig(103kN/m2)的蒸汽的辅助下对拉伸纱A和B的纤维进行卷曲，以达到约12cpi(30c/cm)。然后在100℃，使所述纤维以本发明的丝束形态松弛约8分钟。之后用常规短纤切断设备将纤维切成1.5英寸长的短纤。这些纤维的物理特性如表1所示。
表1-卷曲纤维特性
细纱A和B以常规方式通过环锭纺纱将纤维A和B转换成商用支数为30单纱(singles)(即Ne 30)的细纱(Ne 30是指重量达到1磅(0.454kg)所需的840码(768米)长度纱线的数目)。放大图显示细纱A和细纱B的横截面，分别如图2和图3所示。由各纱线制造针织织物，并测量其在纺织工业中所需的各项特性。
(对比)细纱C用环锭纺纱方法将买来的具有相似横截面的由2GT纤维制成的1.5英寸(3.81cm)切断短纤维纺成Ne 30细纱。将这些纱线即细纱C用作对照试样。表示细纱C横截面的放大图如图4所示。
将纱线A、B和C针织成织物，并测试其起球和芯吸性能。如下所述，由本发明的纱线所制成的织物显示出与用传统2GT纱线针织而成的织物相同的或者更优良的性能。
起球性能将细纱A、B和C针织成袖子，然后染色并用Random Tumble PillTest(ASTM D-3512(有一点不同即边缘不粘合)检测其起球性能，全部采用常规技术。用煮染(boil dyeing)和高压染色测试织物。表3列出了所测各织物的测试结果。在三个时间点(30、60和90分钟)表示第一次测试的结果。所公布的值以1-5等级为基础，5是最好的起球性能，1是最差的起球性能。在煮沸时进行染色的情况下，由纱线A针织而成的织物的表现优于由纱线B和C制成的织物。但是，当进行高压染色时，由纱线B制成的织物的表现优于另外两种。因此，总的来说，由纱线A和B制成的织物优于由纱线C制成的织物。
表3中还列出了上染率测试的结果。由细纱A和B针织而成的织物上染率超过300％，而由细纱C针织而成的织物的上染率仅为100％。
表3-针织织物性能
注意到由本发明纱线制成的织物的另一个不同之处在于尽管LRV增加，但起球性能得到了意想不到的改进。传统的纱线具有相反的效果，即降低2GT聚合物的LRV通常导致更好的起球性能。相反，用细纱A和B制成的织物的聚合物LRV比由传统纱线细纱C制成的织物大50％以上，而细纱A和B具有200％的更好起球性能。
芯吸性能然后评估针织织物的水分芯吸性。通过测试作为时间函数的芯吸高度来进行。
表4-芯吸性能
如表4所示，当与由细纱C针织而成的织物相比时，由细纱A和B针织而成的织物显示出超强的芯吸性能。
实施例2在本实施例中，用常规熔体挤出机在265℃的纺丝箱体温度下由薄片纺织具有四槽横截面的聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维。用具有1054个喷丝孔的喷丝头以约70pph(31.75kg/h)的速度挤出纤维，纺丝速度近似于实施例1。然后用常规聚酯短纤拉伸设备对纺成的纤维进行拉伸，得到下述纱线。
表5拉伸比1.5拉伸浴温85℃松弛温度＝100℃(8分钟停留时间)短纤维dpf＝1.5卷曲机蒸汽压力＝14psig模量＝16.5g/旦强度3.1g/旦(2.74cN/分特)伸长＝64.3％卷缩＝26％然后测试芯吸性能，结果列在表6中。
表6-芯吸性能
本表再次表明3GT四槽短纤维具有优良的芯吸性能。
实施例3本实施例阐述对于在一系列加工条件下制得的具有荷叶边椭圆形横截面短纤维的本发明优选实施方案。
将特性粘度(IV)1.04的聚对苯二甲酸亚丙基酯用被加热至175℃的惰性气体干燥，然后通过设计用来赋予荷叶边椭圆形横截面的1054孔喷丝头将其熔纺成未拉伸短纤丝束。将纺丝箱体(spin block)和传输管线温度保持在254℃。在喷丝头的出口处，通过常规横流空气使丝条骤冷。将纺丝油剂应用于被骤冷的丝束，并以1500码/分钟(1370米/分钟)的速度卷绕。测定在该步骤收集的未拉伸丝束，其为2.44dpf(2.68分特)，断裂伸长为165％，强度为2.13g/旦(1.88cN/分特)。将上述丝束产品拉伸，并任选在下述一系列条件下进行热处理、卷曲和松弛，所述一系列条件是本发明的优选实施方案的所有实施例。
实施例3A该实施例用两步拉伸-松弛工序加工所述丝束。将第一辊和最后一辊之间的总拉伸比设定在1.97，通过两步拉伸法拉伸丝束产品。在该两步法中，在第一步骤中在室温下进行总拉伸的80-90％，然后在将纤维浸没于设定在90-100℃的常压蒸汽室中的同时进行剩下的10-20％的拉伸。在将丝束送入常规填塞箱式卷曲机的同时连续保持丝束线的张力。在卷曲加工期间还将常压蒸汽应用于丝束带。卷曲之后，使丝束带在加热至60℃的履带式烘箱中进行松弛，在烘箱内的停留时间为6分钟。将所得的丝束切成具有1.68dpf(1.85分特)的短纤维。虽然如上所述将拉伸比设定在1.97，但是未拉伸丝束(2.44dpf)到最终短纤形态(1.68dpf)的旦尼尔数的减少建议实际工艺的拉伸比为1.45。这一差别是由卷曲和松弛机步骤期间纤维的收缩和松弛所引起的。短纤材料的断裂伸长为68％，纤维强度为3.32g/旦(2.93cN/分特)。纤维的卷缩为29％，具有14个卷曲/英寸(5.5个卷曲/cm)。
实施例3B该实施例用两步拉伸-热处理-松弛工序加工所述丝束。除了在拉伸加工的第二步骤中用被加热至65℃的水喷淋代替常压蒸汽，并且在进入卷曲步骤之前将丝束在张力下、105℃、一系列被加热的辊上进行热处理外，对所述纤维进行与实施例3A类似的加工。测定所得短纤维，其为1.65dpf(1.82分特)，断裂伸长为66％，纤维强度为3.34g/旦(2.95cN/分特)。纤维的卷缩为30％，具有13个卷曲/英寸(5.1个卷曲/cm)。
实施例3C该实施例用两步拉伸-热处理-松弛工序加工所述丝束。除将第一辊和最后一辊之间的总拉伸比设定为2.40，热处理辊加热至95℃，松弛机烘箱设定为70℃外，对所述纤维进行与实施例3B类似的加工。测定所得短纤维，其为1.47dpf(1.62分特)，断裂伸长为56％，纤维强度为3.90g/旦(3.44cN/分特)。纤维的卷缩为28.5％，具有14个卷曲/英寸(5.5个卷曲/cm)。
实施例3C的纤维向短纤纱的转变在表7中，将实施例3的纤维的物理特性与由聚对苯二甲酸亚丙基酯制成的商品DacronT-729W荷叶边椭圆形横截面纤维(E.I.duPont de Nemours and Company，Wilmington，Delaware)进行比较。
表7
将实施例3C的短纤维切成1.5”，通过梳理、拉伸、粗纺的传统工艺加工成短纤纱，并进行环锭纺纱得到公称棉支数为22/1(241.6旦尼尔)的纱线。制得的纱线如此处所述，归纳在表8中。
纱线E Dacron T-729WF 50％实施例3C，50％Dacron T-729WG 50％实施例3C，50％棉H 50％实施例3C，50％1.5旦尼尔LyocellI 50％实施例3C，50％1.2旦尼尔丙烯腈系短纤维J 实施例3C用Tensojet(Zellweger Uster Corp.)测试拉伸特性(断裂伸长、断裂强度和强度)，并且表示在下表8中的各项所述特性均为2500次测量的平均值。用Uniformity 1-B测试机(Zellweger Uster Corp.)测定纱线CV(沿着纱线长度的平均质量变异系数)。
表8
令人吃惊的是，按照本发明制造的细纱具有超过由2GT制成的纱线的伸长。这由纤维的伸长值(表7)与所述纱线的伸长值(表8)的比较得到证明。当自由短纤维的伸长在2GT纤维的10％以内时，由本发明短纤维制成的纱线的伸长可以意外地增加55％。
将上面列出的细纱针织成织物，并用类似于实施例1的方式测试其抗起球性能。进行等级评定，1等于严重起球，5等于无起球的表面。
表9
一个令人吃惊的结果是相对于2GT E本发明的J项的得到改进的起球性能。还令人吃惊之处在于本发明J项在40分钟翻转时间的起球等级相对于20分钟翻转时间的起球等级的增加。这与本发明纤维的独特性质相一致，即其表现出降低的形成紧的、黏着力强的球粒的趋势，这是2GT纤维通常所表现出的，例如E项。
本发明的实施方案的上述公开是为了说明和描述。并未全部阐述各种形态或者说把本发明限定于确定的形态。对于本领域技术人员而言，从上述公开可知，可以对所述实施方案进行许多变动和修正。本发明的范围仅由所附权利要求
书及其等价物限定。
权利要求
1.一种具有四槽横截面的聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维。
2.权利要求
1的短纤维，其中所述四槽横截面进一步包括具有凹槽的荷叶边椭圆形状。
3.权利要求
1或2的短纤维，其中所述纤维是通过包括下述各步的工艺制成的(a)提供聚对苯二甲酸亚丙基酯；(b)在245-285℃的温度下将熔融聚对苯二甲酸亚丙基酯通过一个具有多簇3喷丝孔的喷丝头熔纺成长丝，所述喷丝孔的形状选自钻石形和圆形，每簇喷丝孔中喷丝孔相互靠近，以其最长向互相平行的方式成行排列，中间的喷丝孔的尺寸比两端的喷丝孔的尺寸大，以及任选喷丝孔之间以垂直于中间的喷丝孔的最长尺寸的槽互相连接；(c)使长丝骤冷；(d)拉伸骤冷后的长丝；(e)用机械卷曲机对经拉伸的长丝进行卷曲；(f)在50-120℃的温度下对卷曲后的长丝进行松弛；(g)将经松弛的长丝切成长度0.5-15cm的短纤维。
4.权利要求
3的短纤维，其中所述松弛在55℃或更高温度下进行。
5.权利要求
4的短纤维，其中所述松弛在60℃或更高温度下进行。
6.权利要求
3的短纤维，其中所述松弛在最高为105℃的温度下进行。
7.权利要求
6的短纤维，其中所述松弛在100℃以下进行。
8.权利要求
6的短纤维，其中所述松弛在80℃以下进行。
9.一种由权利要求
1-8中任一项的聚对苯二甲酸亚丙基酯纤维制成的纱线。
10.一种由权利要求
9的纱线制成的织物。
11.权利要求
10的织物，其特征在于上染率为至少300％。
12.权利要求
10或11的织物，其特征在于5分钟后的芯吸高度为至少5.1cm。
13.权利要求
12的织物，其特征在于10分钟后的芯吸高度为至少10.2cm。
14.权利要求
12的织物，其特征在于30分钟后的芯吸高度为至少12.7cm。
15.一种填充用纤维网状物或絮垫，它包含权利要求
1-8中任一项的纤维。
16.一种制造权利要求
1-3中任一项的聚对苯二甲酸亚丙基酯短纤维的方法，该方法包括(a)提供聚对苯二甲酸亚丙基酯；(b)在245-285℃的温度下将熔融聚对苯二甲酸亚丙基酯通过一个具有多簇3喷丝孔的喷丝头熔纺成长丝，所述喷丝孔的形状选自钻石形和圆形，每簇喷丝孔中喷丝孔相互靠近，以其最长向互相平行的方式成行排列，中间的喷丝孔的尺寸比两端的喷丝孔的大，以及任选喷丝孔之间以垂直于中间的喷丝孔的最长尺寸的槽互相连接；(c)使长丝骤冷；(d)拉伸骤冷后的长丝；(e)用机械卷曲机对经拉伸的长丝进行卷曲；(f)在50-120℃的温度下对卷曲后的长丝进行松弛；(g)将经松弛的长丝切成长度0.5-15cm的短纤维。
17.权利要求
16的方法，其中所述松弛在55℃或更高温度下进行。
18.权利要求
17的方法，其中所述松弛在60℃或更高温度下进行。
19.权利要求
16、17或18的方法，其中所述松弛在最高为105℃的温度下进行。
20.权利要求
19的方法，其中所述松弛在100℃以下进行。
21.权利要求
19的方法，其中所述松弛在80℃以下进行。
22.权利要求
16、17或18的方法，所述方法进一步包括在卷曲之前对经过拉伸的长丝进行热处理。
23.权利要求
22的方法，其中所述热处理包括在85℃-115℃的温度下对经过拉伸的长丝进行加热。
24.权利要求
16、17或18的方法，所述方法是在卷曲之前不对经过拉伸的长丝进行热处理的情况下进行的。
专利摘要
聚对苯二甲酸亚丙基酯四槽横截面短纤维及其制造，以及由其制成的纱线、填充用纤维网状物或絮垫和织物。
文档编号D01F6/62GKCN1196819SQ01803555
公开日2005年4月13日 申请日期2001年8月27日
发明者I·A·赫尔南德兹, G·D·希特帕斯, J·M·霍维尔, C·舒尔策 申请人:纳幕尔杜邦公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan