專利名稱：具有高自身卷曲性能的聚酯復合紗線及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種聚酯復合紗線，包括進行雙組分紡紗的兩種不同類型的聚合物，使得縱向地布置在并排的截面結構中，還涉及一種制造該聚酯復合紗線的方法。
背景技術：
通常，公知的是，傳統的并排類型復合紗線包括兩種類型的具有自身卷曲性能的聚合物，因此，在染色和染整加工的松弛過程中，通過松弛熱處理顯示出均勻的螺旋卷曲趨勢，就像具有兩種不同熱膨脹系數金屬的雙金屬那樣。
直到現在，為了制造具有自身卷曲性能的復合紗線，已經使用了利用淬火空氣速度的變化用一個類型聚合物的單紡紗方法，和用兩種不同類型聚合物的雙組分紡紗方法。在這種情況下，使用淬火的單紡紗方法的卷曲性能比雙組分紡紗方法的差。同樣，單紡紗難以安裝在大尺寸制造設備中。因此，使用兩種類型聚合物的雙組分紡紗方法是當前商業上所使用的。
在這一點上，選擇聚合物對的實例包括僅固有粘度不同的相同聚合物，如作為第一成分的I.V.0.65常規聚酯和作為第二成分I.V.0.46常規聚酯，和具有不同收縮性能的同種聚合物，如作為第一成分的普通聚酯和作為第二成分具有高收縮率的共聚聚酯。然而，使用物理性能通常低的共聚物會導致復合紗線的低可紡性和降低的卷曲性能。另外，在使用相同聚合物的固有粘度的差的情形下，需要特定的噴絲頭，而且難以大批量生產復合紗線。
另一方面，使用兩種不同收縮性能不同的聚合物制備的紗線，即由許多專利中公開的傳統方法得到的紗線顯示了高卷曲性能和高彈性，但是其缺點在于聚合物要經過兩個階段，如，慢速(1000～1500m/min)或快速(2500m/min或更快)紡紗，然后使用第一導絲輥為80～120℃、熱固部分為180～250℃的抽拉線機抽伸，藉此在染色和染整加工中使用干熱或濕熱通過松弛熱處理產生聚合物之間的熱收縮差，從而形成卷曲。

發明內容
本發明人為了避免現有技術中遇到的問題并解決這些缺陷，如由于聚合物之間固有粘度的差別而產生的噴嘴表面彎曲或僵塊，在并排的復合紗線上實施了透徹的研究，產生了能夠實現不同特性粘度聚合物對的雙組分紡紗過程的特殊噴絲頭的發展，從而得到了本發明。另外，為了使得聚合物之間的固有粘度差別最大化，使用了聚對苯二甲酸丙二酯，其具有較高的可紡性和彈性，并在低溫下顯示了良好的可染性和觸摸的柔軟感，與聚對苯二甲酸乙二酯相比，其具有更高的固有粘度。因此，用聚對苯二甲酸乙二酯和聚對苯二甲酸丙二酯進行并排的雙組分紡紗，從而獲得了具有圓形截面的高自身卷曲的理想聚酯復合紗線。同樣地，盡管復合紗線不是通過包括紡紗和抽伸的傳統兩階段方法而是通過本發明的單階段紡絲拉伸方法制造的，但是，其能在染色和染整加工的松弛熱處理上顯示出高的自身卷曲性能。同樣，聚對苯二甲酸丙二酯的固有特性能導致機織物/針織物產品觸摸時的最柔軟感、美麗的顏色和較好的懸垂性和整體性質。而且聚酯復合紗線能具有高的可紡性和整齊度指數。
因此，本發明的一個目的是提供一種并排類型的聚酯復合紗線。
本發明的另一個目的是提供一種制造這種聚酯復合紗線的方法。
為了達到上述目的，本發明提供了一種制造聚酯復合紗線的方法，包括通過使用傾斜的圓形噴絲頭以紡絲拉伸方式對具有大固有粘度差的兩類聚合物進行雙組分紡紗，以促使聚合物具有并排的截面結構，這兩類聚合物是作為第一聚合物的固有粘度為0.45～0.65的聚對苯二甲酸乙二酯，和作為第二聚合物的固有粘度為0.90～1.10的聚對苯二甲酸丙二酯，其中，聚酯復合紗線具有滿足下列等式1和2的剖面等式10≤(界面比＝線CD的長度÷線AB的長度)≤0.6等式21≤(形狀比＝線EF的長度÷線GH的長度)≤1.4其中，線AB高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面長軸的長度；線CD高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面短軸的長度/2；線EF紗線橫截面長軸的最大長度；線GH紗線橫截面短軸的最大長度；此外，本發明提供了一種聚酯復合紗線，其包括具有大固有粘度差的兩類聚合物，其通過使用傾斜的圓形噴絲頭以紡絲拉伸方式進行雙組分紡紗，以促使聚合物具有并排的截面結構，這兩類聚合物是作為第一聚合物的固有粘度為0.45～0.65的聚對苯二甲酸乙二酯，和作為第二聚合物的固有粘度為0.90～1.10的聚對苯二甲酸丙二酯，其中，聚酯復合紗線具有不低于20％的卷曲度和滿足下列等式1和2的圓形橫截面等式10≤(界面比＝線CD的長度÷線AB的長度)≤0.6等式21≤(形狀比＝線EF的長度÷線GH的長度)≤1.4其中，線AB高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面長軸的長度；線CD高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面短軸的長度/2；線EF紗線橫截面長軸的最大長度；線GH紗線橫截面短軸的最大長度；


本發明的上述和其它目的、特征及其它優點將通過下面與附圖有關的詳細說明變得更清楚，其中圖1是用于本發明制造方法的紡紗機器示意圖；圖2是用于本發明的雙組分紡紡紗組合件示意圖；圖3是傳統的直式噴絲頭示意圖；圖4是由本發明制造的聚酯復合紗線的橫截面示意圖；和圖5是根據本發明制造狀況下聚酯復合紗線橫截面改進的示意圖。
優選實施方式對本發明并排類型的雙組分紡紗方法有利的是，作為第一聚合物的聚對苯二甲酸乙二酯(在后簡稱為“PET”)具有0.45～0.65的固有粘度，而作為第二聚合物的聚對苯二甲酸丙二酯(在后簡稱為“PTT”)具有0.90～1.10的固有粘度。同樣，優選上述兩類聚合物在固有粘度上具有較大地差異。另一方面，當一般的圓形直式噴絲頭(圖3)應用于紡紗組合件時，由于紡紗過程中噴嘴正下方固有粘度的差別，熔融粘度也變得不同。因此，紗線向具有高熔融粘度的聚合物方向彎曲，從而產生了彎曲或僵塊現象，其對可紡性和批量生產產生了負面影響。因此，由本發明人開發的傾斜的圓形噴絲頭(圖2)應用于圖1的復合紡紗組合件3中，以彌補熔融粘度差，并穩定的可紡性，不產生紗線的彎曲。
根據本發明，具有低固有粘度和高流速的第一聚合物通過傾斜圓形噴絲頭的表面A而紡成，具有高固有粘度和低流速的第二聚合物通過傾斜圓形噴絲頭的表面B而紡成。因此，通過使用上述傾斜圓形噴絲頭，具有較大固有粘度差的聚合物能在不產生聚合物彎曲的情況下穩定地紡成。以這種情形下，重要的是兩類聚合物要具有1500泊或更多的熔融粘度差。粘度差別越大，對紡紗過程越有利。然而，如果粘度差超過2500泊，紗線會向高粘度聚合物嚴重地彎曲，從而不能完成紡紗過程。同時，熔融粘度差小于1500泊會導致向具有高流速的表面A強烈彎曲的聚合物，從而降低了可紡性。
作為第一聚合物的PET包括對苯二酸和作為第一成分單體的乙二醇，而作為第二聚合物的PTT包括對苯二酸和作為第二成分單體的丙二醇，其中得到的聚酯不含有共聚的第三功能性成分。兩種聚合物之間的熔融粘度差受到根據各聚合物成分在圖1所示擠壓機1和1-1的不同溫度條件下各熔融聚合物的熱滯后變化的控制。為了使兩種聚合物的熔融粘度差適當地維持在紡紗之上1500～2500泊的水平，紡紗溫度優選在265～290℃的范圍內調節。因此，優選PET的擠壓機1在275～295℃的溫度范圍內，而PTT的擠壓機1-1在250～270℃的溫度范圍內。流經各擠壓機的熔融聚合物通過齒輪泵2和2-2供入到紡紗組合件3中。
由具有熔融粘度差的聚合物紡成的紗線具有如圖4和5所示的圓形橫截面，其中，由于高粘度聚合物和低粘度聚合物之間的熔融粘度差，二者之間的界面也形成為圓形。同樣，高粘度聚合物在截面上具有凸出的界面，而低粘度聚合物在截面上具有凹陷的界面。界面的形狀由熔融粘度差在滿足等式1的范圍內變化等式10≤(界面比＝線CD的長度÷線AB的長度)≤0.6其中，線AB高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面長軸的長度；線CD高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面短軸的長度/2；另外，基于聚酯復合紗線的總重量，PET構成了總重量30～70wt％，PTT構成了總重量70～30wt％。另外，紗線的橫截面形狀根據不同產量比在滿足等式2的范圍內變化等式21≤(形狀比＝線EF的長度÷線GH的長度)≤1.4其中，線EF紗線橫截面長軸的最大長度；
線GH紗線橫截面短軸的最大長度。
在本發明中，提升速度6達到3000～5500m/min，但并不特別限制。借助于單階段紡絲拉伸方法的紡紗上，第一導絲輥4的速度設定為2000m/min或更大，第二導絲輥5的速度設定為4000m/min或更大，借此提高可紡性和卷曲性能。當第一導絲輥的抽伸溫度太低時，就會在染色過程中產生不勻性。另一方面，如果上述抽伸溫度太高，導絲輥的紗線經過是不穩定的，因此工藝性能差。因此，第一導絲輥優選在70～100℃的溫度范圍。另外，如果第二導絲輥溫度太低，紗線的可定形性變差，因此，當通過染色和染整加工成為機織物/針織物產品時，生成的紗線具有許多缺陷。同時，第二導絲輥過高的溫度會導致經過導絲輥上的紗線不穩定，這對紡紗過程有負面影響。因此，第二導絲輥優選設定在100～140℃之間的范圍內。
本發明的復合紗線具有2.0～3.3克/旦尼爾的強度，和20～40％的伸長率。當紗線的強度小于2.0克/旦尼爾時，在紡紗過程中紗線斷頭現象的增加，降低了機織物/針織物產品上的工藝性能。最終，機織物/針織物具有低的撕裂強度。然而，當強度超過3.3克/旦尼爾時，制造的機織物觸感不好。另外，由于在紡紗過程中紗線經過的不穩定，小于20％的伸長率導致在紗線卷裝中容易產生軟毛，而伸長率超過40％會產生低的整齊度指數(U％)。
在本發明中，具有高自身卷曲性能的聚酯復合紗線包括作為第一聚合物的聚對苯二甲酸乙二酯，和作為第二聚合物的聚對苯二甲酸丙二酯，并具有20％或更大的卷曲度。同樣，上述復合紗線具有圓形橫截面，其滿足以下等式(圖4和5)等式10≤(界面比＝線CD的長度÷線AB的長度)≤0.6等式21≤(形狀比＝線EF的長度÷線GH的長度)≤1.4其中，線AB高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面長軸的長度；線CD高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面短軸的長度/2；線EF紗線橫截面長軸的最大長度；線GH紗線橫截面短軸的最大長度；此外，對本發明復合紗線來說，由后面將陳述的程序測量得到的卷曲度優選至少為20％。也就是說，當PET和PTT的并排類型復合紗線具有20％或更大的卷曲度時，能適用于具有理想彈性的機織物/針織物的生產。如果卷曲度小于20％，機織物/針織物的彈性會降低。同樣，與非圓形橫截面的其它復合紗線相比，具有自身卷曲性能且能滿足上述等式的圓形橫截面的復合紗線具有較大的界面，兩種類型的聚合物在界面處彼此接觸。因此，通過染色和染整加工的松弛熱處理，圓形復合紗線在單位長度上具有大量的卷邊，這導致機織物/針織物的彈性增大。同樣，當這種具有圓形橫截面紗線制造成機織物/針織物時，其圓形橫截面成為柔軟舒適耐穿的原因。
本發明更好的理解可以通過以下實施例而獲得，這些實施例是用來闡明本發明，但是不能解釋為是對本發明的限制。
實施例1～6傾斜圓形噴絲頭用于具有最大固有粘度差的PET和PTT的并排型雙組分紡紗過程。作為聚合物A，特性粘度分別為0.460、0.550和0.635的PET得到使用，固有粘度為1.00的PTT用作聚合物B，如下表1所示。另外，在表1所示紡紗溫度條件270～290℃和不同生產量比的條件下，復合紗線通過使用傾斜圓形噴絲頭由單階段方法制造出來。位于噴嘴正下方5～120cm處的23℃冷卻空氣以0.35m/sec進行供應，0.5～1.1wt％的紡紗油也得到使用。生成的紗線以經緯線方向制造成100g/m2的機織物，然后在120℃處進行染色。
表1

機織物的性能根據下面的程序進行測量。結果總結在下面的表2中。
-固有粘度(I.V.)各聚合物充分溶解在120℃的鄰氯苯酚中，以具有1％的濃度，然后在30℃的恒溫器中使用烏別羅德粘度計進行測量。
-熔融粘度(M.V.)聚合物在160℃下使用真空箱充分干燥，然后在280℃使用毛細管類型流變儀進行測量。
-卷曲度(Tc，％)在施加50mg/denier的張力狀態下3000旦尼爾的紗線樣本在沸水(i00℃)中以0.5mg/denier至樣品各零件不會糾纏的負載條件下處理20分鐘。此后，樣本在沒有負載的條件下保持24小時以自然干燥。隨后，在樣本受到2mg/denier負載之后的1分鐘測量L1的長度。另外，在對2mg/denier負載的樣本進一步施加200mg/denier負載之后的1分鐘測量L2的長度。測量值引入到下面的等式3中以確定卷曲度等式3Tc(％)＝(L2-L1)/L2×100-30％伸長率彈性復元(FR30，％)具有5.5×30cm尺寸的三個機織物制備出來，然后安裝到張力試驗儀的5cm寬度以允許樣本在低于預載的條件下給出。樣本得到伸長，以根據低速伸長測量(JIS L 1018-70)具有以100％/min的30％的伸長率，之后，其以相同速率在與伸長方向相反的方向上縮短。同樣地，伸長率(ε)是當應力為應力-伸長曲線中的預載時測量得到的，并在經緯線方向進行平均，然后引入下面的等式4中。
等式4FR30(％)＝(30ε)/30×100表2

注可紡性，◎極好，○好；△正常；×差從上表顯而易見，當粘度差為2500泊或更大時，會產生僵塊現象，從而降低了紡紗的加工性能。另外，由于PET和PTT之間的固有粘度差，可以制造出具有高卷邊性能的紗線。與使用僅固有粘度差的常規聚合物的雙組分紡紗方法不同，使用PET和PTT的單階段紡絲拉伸方法能比下面提到的對比實施例的兩階段方法顯示出更高的卷曲性能，并且能適用于制造具有高卷曲性能的復合紗線。在使用具有0.46的低固有粘度PET聚合物的情形下，難以設置紡紗條件，并且制造的紗線強度低。因此，當這種紗線經過染色和染整加工制成機織物時，機織物撕裂強度低。
對照實施例1～4為了彌補圖1所示紡絲機的擠壓機中兩種類型聚合物之間的固有粘度差，使用了傾斜圓形噴絲頭。聚合物A例如是具有不同固有粘度的PET，聚合物B例如是固有粘度為0.635的PET和固有粘度為0.990的PTT，如下表3所示。聚合物A的50％和聚合物B的50％通過單階段方法或兩階段方法在280～290℃的紡紗溫度下紡成復合紗線。位于噴嘴正下方5～120cm處的23℃冷卻空氣以0.35m/sec進行供應，0.5～1.1wt％的紡紗油也得到使用。制備的紗線以經緯線方向獲得成100g/m2的機織物，然后在120℃處進行染色。機織物測量其性能作為上述實施例。結果如下表4中所示。
表3

表4

從上述結果可以看出，1500泊或更小的粘度差導致低的可紡性。同樣，兩類聚合物之間的固有粘度差越大，制造出具有高卷曲性能的復合紗線的可能性就越高。同時，上表中注明了單階段紡絲拉伸方法的卷曲度低于包括紡紗和抽伸的兩階段方法的卷曲度。
(對照實施例2和4)工業實用性如上所述，本發明提供了一種聚酯復合紗線及其制造方法。具有圓形橫截面的聚酯復合紗線甚至能通過使用傾斜圓形噴絲頭的單階段方法制造出來，其在較高的自身卷曲性能方面具有優勢。另外，由于作為其組成成分的聚對苯二甲酸丙二酯的固有特性，復合紗線能適用于制造顯示出觸覺柔軟、顏色美麗、高懸垂性和整體性質的機織物/針織物。此外，聚酯復合紗線能具有高可紡性、無僵塊及改進的整齊度指數。
盡管本發明的優選實施例出于示意性目的已經公開了，但是應當理解，本領域技術人員在不脫離隨后權利要求公開的本發明范圍和精神的情況下，能夠做出多種改進、增補和替換。
權利要求
1.一種制造聚酯復合紗線的方法，包括通過使用傾斜的圓形噴絲頭以紡絲拉伸方式對具有大固有粘度差的兩類聚合物進行雙組分紡紗，以促使所述聚合物具有并排的截面結構，所述兩類聚合物是作為第一聚合物的固有粘度為0.45～0.65的聚對苯二甲酸乙二酯，和作為第二聚合物的固有粘度為0.90～1.10的聚對苯二甲酸丙二酯，其中，所述聚酯復合紗線具有滿足下列等式1和2的橫截面等式10≤(界面比＝線CD的長度÷線AB的長度)≤0.6等式21≤(形狀比＝線EF的長度÷線GH的長度)≤1.4其中，線AB高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面長軸的長度；線CD高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面短軸的長度/2；線EF紗線橫截面長軸的最大長度；線GH紗線橫截面短軸的最大長度。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當進行雙組分紡紗時，所述兩類聚合物具有熔融粘度差至多為2500泊。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述作為第一聚合物的聚對苯二甲酸乙二酯包括對苯二酸和作為成分單體的乙二醇，和所述作為第二聚合物的聚對苯二甲酸丙二酯包括對苯二酸和作為成分單體的丙二醇，且所述第一和第二聚合物不會具有要共聚的另一個功能性成分。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述聚酯復合紗線的總重量，所述作為第一聚合物的聚對苯二甲酸乙二酯構成了總重量的30～70wt％，所述作為第二聚合物的聚對苯二甲酸丙二酯構成了總重量70～30wt％。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述雙組分紡紗使用單階段紡絲拉伸方法，其中第一導絲輥設定為2000m/min或更大的速率，和第二導絲輥設定為4000m/min或更大速率。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚酯復合紗線具有2.0～3.3克/旦尼爾的強度，和20～40％的伸長率。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚酯復合紗線的卷曲度至少為20％。
8.一種聚酯復合紗線，包括具有大固有粘度差以進行雙組分紡紗的兩類聚合物，以促使所述聚合物具有并排的截面結構，所述兩類聚合物是作為第一聚合物的固有粘度為0.45～0.65的聚對苯二甲酸乙二酯，和作為第二聚合物的固有粘度為0.90～1.10的聚對苯二甲酸丙二酯，其中，所述聚酯復合紗線具有至少20％的卷曲度和滿足下列等式1和2的圓形橫截面等式10≤(界面比＝線CD的長度÷線AB的長度)≤0.6等式21≤(形狀比＝線EF的長度÷線GH的長度)≤1.4其中，線AB高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面長軸的長度；線CD高粘度聚合物和低粘度聚合物之間界面短軸的長度/2；線EF紗線橫截面長軸的最大長度；線GH紗線橫截面短軸的最大長度。
全文摘要
本發明公開了一種聚酯復合紗線，包括具有大固有粘度差以進行雙組分紡紗的兩類聚合物，使得縱向地布置在并排的截面結構中，其中，兩類聚合物是作為第一聚合物的固有粘度為0.45～0.65的聚對苯二甲酸乙二酯和作為第二聚合物的固有粘度為0.90～1.10的聚對苯二甲酸丙二酯。所述聚酯復合紗線在較高的可紡性和高整齊度指數方面具有優勢。另外，所述聚酯復合紗線能經過染色和染整加工的松弛熱處理顯示出高的自身卷曲性能，同樣，由于聚對苯二甲酸丙二酯的固有特性，適用于制造具有觸覺柔軟、顏色美麗和高懸垂性及整體性質的機織物/針織物。
文檔編號D01F8/14GK1777710SQ200480010871
公開日2006年5月24日 申請日期2004年4月21日 優先權日2003年4月24日
發明者金度均, 金善佑, 李在鴻, 崔永根 申請人:株式會社Huvis