專利名稱：無(wú)卷曲聚酯單纖維和生產(chǎn)這種單纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)卷曲的聚酯單纖維和生產(chǎn)這種單纖維的方法。具體的是，本發(fā)明涉及一種具有較高表面性能并可用作材料單纖維的無(wú)卷曲聚酯單纖維，例如，其可用作繩、網(wǎng)、人造腸線、油布、帳篷、絲網(wǎng)、滑翔降落傘和帆布的材料，并用來(lái)生產(chǎn)用于絲網(wǎng)印刷的網(wǎng)狀織物，特別是，在印刷電路板生產(chǎn)過(guò)程中，用于生產(chǎn)高精度絲網(wǎng)印刷所需的高目數(shù)和高模量的素紗羅(plain guaze)。
對(duì)單纖維物理性能的要求也非常嚴(yán)格，需要提高單纖維與橡膠的粘附性、抗疲勞性、著色性、耐磨性和打結(jié)強(qiáng)度。
特別是，聚酯單纖維具有良好的尺寸穩(wěn)定性，因此，在用作絲網(wǎng)印刷的素紗羅的原料線方面，聚酯單纖維現(xiàn)已替代了如絲線和無(wú)機(jī)纖維絲這樣的天然纖維絲，所述無(wú)機(jī)纖維絲例如可以是不銹鋼纖維。
在電子裝置印刷電路板生產(chǎn)領(lǐng)域，印刷電路的集成度進(jìn)一步提高，因此，電路印刷精度也迫切需要相應(yīng)地得以提高。也就是，用于電路印刷的印刷絲網(wǎng)需要進(jìn)一步提高其目數(shù)、機(jī)械強(qiáng)度和模量。因此，需要印刷絲網(wǎng)的原料線進(jìn)一步提高其機(jī)械強(qiáng)度和模量，并進(jìn)一步減小其厚度。通常，為提高聚酯單纖維的機(jī)械強(qiáng)度和模量，以較高的拉伸率來(lái)熱拉經(jīng)熔融紡絲而成的未拉伸的聚酯單纖維，從而使單纖維中的聚酯分子定向排列和結(jié)晶到很高的程度。
但是，在生產(chǎn)印刷絲網(wǎng)的過(guò)程中，將聚酯單纖維織成高密度的織物，從而滿足了高目數(shù)織物的上述需求。在此織造過(guò)程中，聚酯單纖維反復(fù)與紡織機(jī)(織機(jī))的鋼筘進(jìn)行猛烈的摩擦。
因此，單纖維的周圍部分就被磨損，并在織機(jī)中產(chǎn)生絨毛或粉狀泡渣。從而降低了印刷絲網(wǎng)的生產(chǎn)率，并使產(chǎn)品的質(zhì)量降低。而且，聚酯單纖維的定向排列度和結(jié)晶度越高，在織造過(guò)程中所產(chǎn)生的上述問(wèn)題就越嚴(yán)重。當(dāng)泡渣積累在織機(jī)中時(shí)，就使織造過(guò)程停止，當(dāng)織造的印刷絲網(wǎng)被泡渣污染時(shí)，污染泡渣就在精密印刷過(guò)程中在印刷的產(chǎn)品上產(chǎn)生印刷缺陷。
為避免或抑制在織造過(guò)程中產(chǎn)生泡渣，JP55-16948A采用極限延伸率為30-60％的拉伸聚酯纖維絲作為經(jīng)線。但是，高拉伸線通常具有較低的模量，因此不能滿足對(duì)印刷絲網(wǎng)原料線高強(qiáng)度和高模量的需求。
如上所述，較高的拉伸率必須獲得高強(qiáng)度和高模量的聚酯單纖維。但是，較高的拉伸率使位于成品拉伸聚酯單纖維周圍部分處的聚酯樹脂部分的聚酯分子定向排列度比位于單纖維中心部分的另一部分聚酯樹脂要高，因此，容易造成單纖維周圍部分局部磨損。為解決上述問(wèn)題，通過(guò)使形成單纖維周圍部分的熔融聚合物的各種比例不同于普通的比例，從而生產(chǎn)出高強(qiáng)度和高模量的單纖維，并在織造過(guò)程中避免產(chǎn)生泡渣。
例如，JP1-132829A公開了一種殼包芯(core-in-sheath)形式的單纖維，該單纖維包括由聚酯構(gòu)成的芯部和由尼侖構(gòu)成的外殼部分。這種殼包芯形式的單纖維具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，并呈現(xiàn)出對(duì)泡渣的產(chǎn)生具有較高的抑制性。但是，在這種單纖維中，由于尼侖的粘著性使外殼部分呈現(xiàn)出高吸水性，外殼部分的這種高吸水性使單纖維的整體尺寸穩(wěn)定性降低。另外，由于單纖維由聚酯外殼部分和尼侖芯部構(gòu)成，且聚酯和尼侖互不相容，當(dāng)印刷過(guò)程中單纖維在應(yīng)力作用下反復(fù)疲勞時(shí)，聚酯外殼部分和尼侖芯部就在界面處易于相互分開。
為解決上述問(wèn)題，JP2-289120A公開了一種殼包芯形式的單纖維，該單纖維具有由特性粘度為0.80的聚酯均聚物構(gòu)成的芯部和由特性粘度為0.67的多乙二醇共聚合聚酯構(gòu)成的外殼部分。在該殼包芯形式的復(fù)合單纖維中，由于單纖維與織機(jī)的鋼筘和綜片接觸摩擦，因此在單纖維周圍出現(xiàn)磨損。上述殼包芯形式的單纖維的特征在于單纖維的周圍部分由聚酯共聚物構(gòu)成，該聚酯共聚物具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，并呈現(xiàn)出較高的耐磨性。因此，這種殼包芯形式的單纖維的強(qiáng)度和模量主要由聚酯均聚物構(gòu)成的芯部來(lái)決定。因此，對(duì)于單纖維的機(jī)械性能而言，其優(yōu)點(diǎn)是由聚酯共聚物構(gòu)成的外殼部分的厚度很小，換句話說(shuō)，在單纖維的橫截面中，外殼部分的橫截面面積與單纖維整個(gè)橫截面面積之比是很小的。但是，當(dāng)單纖維外殼部分的厚度太小時(shí)，單纖維芯部就會(huì)局部暴露在外，同時(shí)，由于外殼部分的聚酯共聚物與芯部的聚酯均聚物之間的相容性很低，因此，在兩者界面處，外殼部分與芯部的分離是難以避免的。這種現(xiàn)象會(huì)降低單纖維的泡渣抑制作用，并降低其物理性能和功能。
例如，在1998年用于印刷絲網(wǎng)素紗羅的殼包芯形式的單纖維中，外殼部分橫截面比為30-40％，這高于上述日本專利的單纖維。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種無(wú)卷曲的聚酯單纖維和高效率生產(chǎn)這種單纖維的方法，該單纖維的周圍部分在織造過(guò)程中具有較高的耐磨性，并用于生產(chǎn)精密印刷絲網(wǎng)的素紗羅，其生產(chǎn)出的印刷絲網(wǎng)具有較高的目數(shù)、較高的機(jī)械強(qiáng)度和較高的模量，并可具有很小的厚度。
利用本發(fā)明的聚酯單纖維和生產(chǎn)這種單纖維的方法就可實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的。
本發(fā)明的無(wú)卷曲的聚酯單纖維由聚酯樹脂構(gòu)成，在該單纖維中，聚酯樹脂的特性粘度以這種形式分布，即沿垂直于單纖維縱向軸線的方向，單纖維部分距離單纖維縱向軸線的位置越遠(yuǎn)，位于單纖維這部分的聚酯樹脂部分的特性粘度就越低，位于單纖維周圍部分(p)的聚酯樹脂部分在35℃下在鄰氯酚(orthochlorophenol)中測(cè)定的平均特性粘度[η]f-p為0.6-1.1，周圍部分(p)同心地環(huán)繞單纖維的中心部分(c)，該中心部分沿單纖維的縱向軸線延伸。
本發(fā)明生產(chǎn)無(wú)卷曲聚酯單纖維的方法包括以下步驟使在溫度為35℃下在鄰氯酚中測(cè)定的特性粘度為0.8-1.3的聚酯樹脂熔融；將熔融聚酯樹脂分成至少兩個(gè)部分；
使聚酯樹脂的熔融部分經(jīng)至少兩條通道穿過(guò)，從而使聚酯樹脂的熔融部分的特性粘度降低到不同的程度；將特性粘度互不相同的聚酯樹脂熔融部分經(jīng)熔融噴絲孔擠出，具有最高特性粘度的聚酯樹脂熔融部分經(jīng)噴絲孔中部擠出，具有最低特性粘度的聚酯樹脂熔融部分經(jīng)同心環(huán)繞噴絲孔中部的周圍部分?jǐn)D出，從而形成熔融聚酯樹脂纖維流；拉出并固化熔融聚酯樹脂纖維流，以形成聚酯樹脂單纖維；卷取所拉出和固化的聚酯單纖維；以及熱拉已卷取而未拉伸的單纖維，其中，在經(jīng)過(guò)熱拉步驟后的擠出步驟中，特性粘度互不相同的聚酯樹脂部分在交界部分處相互擴(kuò)散，從而使成品單纖維具有這樣的聚酯樹脂特性粘度分布，即沿垂直于單纖維縱向軸線的方向，單纖維部分的位置距離單纖維縱向軸線越遠(yuǎn)，位于這部分單纖維中的聚酯樹脂部分的特性粘度就越低，且位于單纖維周圍部分的聚酯樹脂部分在溫度為35℃下在鄰氯酚中測(cè)定的平均特性粘度[η]f-p為0.6-1.1。
本發(fā)明的聚酯單纖維具有改進(jìn)的表面(周邊)特性。也就是說(shuō)，在本發(fā)明的聚酯單纖維中，其周圍部分與其中心部分相比，呈現(xiàn)出較高的特性，例如，對(duì)于如織機(jī)的鋼筘、羅拉和導(dǎo)紗器這樣的金屬材料的耐磨性、與橡膠的粘著性、抗疲勞性、著色性、耐磨性和抗結(jié)性等。
本發(fā)明的聚酯單纖維最好在延伸率為5％時(shí)具有每0.9dtex29.4mN或更大(3g/旦尼爾或更大)的平均應(yīng)力，平均拉伸強(qiáng)度為每0.9dtex 58.4mN或更高，平均極限延伸率為10-30％，在實(shí)際使用聚酯單纖維時(shí)，上述參數(shù)是令人滿意的。
在生產(chǎn)聚酯單纖維的過(guò)程中，熔融聚酯樹脂在高壓下通過(guò)一個(gè)直接設(shè)置在熔融噴絲頭上方的過(guò)濾層，該熔融噴絲頭具有多個(gè)熔融噴絲孔。在此過(guò)濾過(guò)程中，經(jīng)過(guò)過(guò)濾層中部的熔融聚酯樹脂部分和經(jīng)過(guò)過(guò)濾層外部的另一部分熔融聚酯樹脂從過(guò)濾層到噴絲孔的停留時(shí)間是不同的。也就是說(shuō)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾層外部的熔融聚酯樹脂部分比經(jīng)過(guò)中部的熔融聚酯樹脂部分所停留的時(shí)間要長(zhǎng)，且熱分解的程度要高，因此，其特性粘度低于經(jīng)過(guò)過(guò)濾層中部的熔融聚酯樹脂。
當(dāng)熔融聚酯樹脂經(jīng)多個(gè)孔擠出時(shí)，由經(jīng)過(guò)過(guò)濾層中部的熔融聚酯樹脂部分形成的纖維絲具有較高的特性粘度，且由經(jīng)過(guò)過(guò)濾層外部的熔融聚酯樹脂部分形成的纖維絲具有較低的特性粘度。因此，所獲得的成品多纖維絲的物理性能是不均勻的。
為使直接位于噴絲孔上游的熔融聚酯樹脂部分的特性粘度均勻，人們進(jìn)行了很多的嘗試。例如，直接在過(guò)濾層的下部設(shè)置一個(gè)調(diào)整板或靜態(tài)混合器，以便使要過(guò)濾的聚酯樹脂熔融部分均勻地?cái)嚢杌旌?，并使具有均勻特性粘度的熔融聚酯樹脂進(jìn)入熔融噴絲孔來(lái)生產(chǎn)多纖維絲。
在本發(fā)明中，與上述現(xiàn)有技術(shù)不同，在不使其均勻化的情況下，利用特性粘度不同的聚酯樹脂熔融部分來(lái)生產(chǎn)具有所需表面性能的無(wú)卷曲聚酯單纖維。也就是說(shuō)，在本發(fā)明中，單纖維的中心部分由具有最高特性粘度的聚酯樹脂熔融部分構(gòu)成，單纖維的周圍部分由具有最低特性粘度的另一部分熔融聚酯樹脂構(gòu)成，且可供選擇的是，單纖維的中心部分與周圍部分之間的中間部分可由具有介于最高和最低特性粘度之間的中間特性粘度的另一部分熔融聚酯樹脂構(gòu)成。
在本發(fā)明的聚酯單纖維中，聚酯樹脂的特性粘度以這種方式變化，也就是，沿垂直于縱向軸線的方向，單纖維部分的位置距單纖維縱向軸線越遠(yuǎn)，位于這部分單纖維處的聚酯樹脂部分的特性粘度就越低。換句話說(shuō)，沿垂直于縱向軸線的方向，聚酯樹脂的特性粘度隨著距單纖維縱向軸線的距離的增大而降低。
在本發(fā)明的聚酯單纖維中，周圍部分同心地環(huán)繞著沿縱向軸線延伸的單纖維中心部分，因此，本發(fā)明的成品單纖維具有自身無(wú)卷曲的特性。
本發(fā)明單纖維的周圍部分在35℃下在鄰氯酚中測(cè)定的平均特性粘度[η]f-p為0.6-1.1，最好是0.6-0.9。
研究表明，對(duì)于聚酯樹脂平均特性粘度[η]f-a為0.65-0.85、極限延伸率為20-40％、拉伸強(qiáng)度為每0.9dtex(1.0旦尼爾)58.8-83.4mN(6.0-8.5g/旦尼爾)的聚酯單纖維，假定單纖維是在相同的生產(chǎn)條件下進(jìn)行生產(chǎn)，聚酯樹脂特性粘度以0.01的幅度減小，成品聚酯單纖維的拉伸強(qiáng)度就以每0.9dtex約1.96mN(約0.2g/旦尼爾)的幅度減小，且成品聚酯單纖維的極限延伸率就以大約1.5％的幅度增大。因此，在生產(chǎn)聚酯單纖維過(guò)程中，當(dāng)單纖維的中心部分由熔融噴絲過(guò)程中特性粘度減小量較小的熔融聚酯樹脂部分構(gòu)成，且單纖維的周圍部分由熔融噴絲過(guò)程中特性粘度減小量較大的熔融聚酯樹脂部分構(gòu)成時(shí)，成品聚酯單纖維的周圍部分與單纖維的其它部分相比，具有較高的極限延伸率和較低的模量，單纖維的中心部分具有令人滿意的機(jī)械強(qiáng)度和模量。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。


圖1是本發(fā)明聚酯單纖維的示意簡(jiǎn)圖，該單纖維具有圓形橫截面。在圖1中，聚酯單纖維1沿其縱向軸線1a延伸，其具有環(huán)繞在縱向軸線1a周圍的中心部分1c和同心環(huán)繞中心部分1c的周圍部分1p。在單纖維1的橫截面中，單纖維1的半徑為R，中心部分1c的半徑由Lc表示，沿單纖維1的半徑R所限定的周圍部分1p的厚度由Lp表示。也就是，Lc+Lp＝R。由于中心部分1c和周圍部分1p是同心的，因此，單纖維整體呈現(xiàn)出無(wú)卷曲的特性。
如圖2所示，圖2是圖1所示單纖維縱向軸線的距離(X)與構(gòu)成單纖維的聚酯樹脂的特性粘度(Y)之間的關(guān)系曲線S1、S2和S3的示意圖。在直線關(guān)系圖線S1中，特性粘度([η]f)沿從Y1到Y(jié)2傾斜的直線Y1-Y2簡(jiǎn)單地降低。在此情況下，隨著以垂直于單纖維縱向軸線的方式而確定的距單纖維縱向軸線的距離的增大，單纖維的聚酯樹脂特性粘度成比例地減小。在階梯形的關(guān)系圖線S2中，單纖維的聚酯樹脂特性粘度在單纖維中心部分1c和周圍部分1p之間的界面處以階梯方式降低。也就是說(shuō)，位于單纖維中心部分1c處的聚酯樹脂部分的特性粘度都為Y1’，并高于位于單纖維周圍部分1p的另一部分聚酯樹脂的特性粘度，上述另一部分聚酯樹脂的特性粘度都為Y2’。在關(guān)系圖線S3中，單纖維中心部分和周圍部分的聚酯樹脂的特性粘度從Y1”到Y(jié)2”沿二次曲線連續(xù)地向下減小。在S3中，對(duì)于中心部分具有最高特性粘度的聚酯樹脂部分和對(duì)于周圍部分具有最低特性粘度的聚酯樹脂部分在中心部分和周圍部分之間的界面部分處相互擴(kuò)散混合。在本發(fā)明中，位于單纖維中心部分和周圍部分的聚酯樹脂部分的特性粘度分別由平均特性粘度[η]f-c和[η]f-p表示。
與本發(fā)明的單纖維相比，日本待審專利申請(qǐng)JP2-289120公開的普通聚酯單纖維由芯部和外殼部分構(gòu)成，其芯部由特性粘度為0.80的聚酯均聚物構(gòu)成，外殼部分由特性粘度為0.67并與聚酯均聚物相容性較低的聚乙二醇共聚聚酯共聚物構(gòu)成。在普通單纖維中，聚合物特性粘度是按照?qǐng)D2中的S2關(guān)系圖線分布的，其中，在單纖維芯部和外殼部分之間的界面處，特性粘度呈階梯狀下降。本發(fā)明的成品聚酯單纖維的周圍部分具有改進(jìn)的表面特性，也就是具有較高的耐磨性，并呈現(xiàn)出令人滿意的機(jī)械強(qiáng)度和模量。Y2為改進(jìn)聚酯單纖維的表面特性，當(dāng)單纖維用于印刷絲網(wǎng)的素紗羅時(shí)，將單纖維周圍部分的平均特性粘度控制在0.6-1.1，最好是0.6-1.0，尤其是0.6-0.8。當(dāng)獲得上述特征時(shí)，就可顯著地提高成品單纖維抵抗諸如金屬筘、羅拉和導(dǎo)紗器這樣的金屬的耐磨性，而成品單纖維的機(jī)械強(qiáng)度基本上不受上述特征的影響。
在本發(fā)明聚酯單纖維的一個(gè)實(shí)施例中，沿單纖維縱向軸線延伸的中心部分(c)具有最高的平均特性粘度，并由單纖維的周圍部分(p)同心地環(huán)繞。
在本發(fā)明聚酯單纖維的另一個(gè)實(shí)施例中，沿單纖維縱向軸線延伸的中心部分(c)具有最高的平均特性粘度，并由一個(gè)中間部分(i)同心地環(huán)繞，單纖維的周圍部分(p)同心地環(huán)繞著單纖維的中間部分(i)，位于單纖維中間部分的聚酯樹脂部分的特性粘度低于中心部分(c)的特性粘度，但高于周圍部分(p)的特性粘度。
單纖維中心部分、周圍部分以及可供選擇的中間部分的聚酯樹脂部分最好是相同類型的聚合物，而它們的特性粘度是不同的。
聚酯樹脂最好包括至少一種選自由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯構(gòu)成的組。
在本發(fā)明中，單纖維由一種聚酯樹脂構(gòu)成，例如，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯或聚萘二酸乙二醇酯，而構(gòu)成單纖維不同部分的聚酯樹脂部分的加熱過(guò)程是不同的，因此，構(gòu)成中心部分、周圍部分以及可供選擇的中間部分的聚酯樹脂部分的特性粘度是互不相同的。
在本發(fā)明中，無(wú)卷曲、殼包芯類型的聚酯單纖維可通過(guò)耦合熔融噴絲工藝由至少兩種特性粘度互不相同的聚酯樹脂構(gòu)成，其中，較高特性粘度的熔融聚酯樹脂經(jīng)熔融噴絲孔的中心部擠出，而較低特性粘度的另一種熔融聚酯樹脂經(jīng)噴絲孔的周圍部分?jǐn)D出，同時(shí)，特性粘度梯度從單纖維芯部到周圍部分降低并傳遞給單纖維周圍部分的熔融聚酯樹脂。當(dāng)然，上述相同的特性粘度梯度傳遞給單纖維芯部的具有較高特性粘度的熔融聚酯樹脂。但是，單纖維中心部分的特性粘度梯度對(duì)于將較高的機(jī)械強(qiáng)度和模量給予單纖維而言是不重要的。
在利用圖3(a)和3(b)所示的熔融噴絲頭用兩種不同的聚酯樹脂生產(chǎn)聚酯單纖維的過(guò)程中，當(dāng)分別控制進(jìn)入通道5的熔融聚酯樹脂流和經(jīng)通道6進(jìn)入通道7的另一種熔融聚酯樹脂流時(shí)，成品單纖維芯部的特性粘度分布是均勻的，其外殼部分的特性粘度梯度沿從芯部到單纖維周圍部分的方向降低。
聚酯單纖維的聚酯樹脂具有如上所確定的優(yōu)選為0.65-1.2，更好是0.7-1.1的整體平均特性粘度[η]f-a。
而且，在本發(fā)明的聚酯單纖維中，位于單纖維中心部分(c)的聚酯樹脂部分具有如上確定的優(yōu)選為0.7-1.3，更好是0.75-1.2的平均特性粘度[η]f-c，其高于位于單纖維周圍部分的聚酯樹脂部分的平均特性粘度[η]f-p。上述特征有利于使成品聚酯單纖維具有令人滿意的機(jī)械強(qiáng)度和模量。
在本發(fā)明的聚酯單纖維中，位于單纖維中心部分(c)的聚酯樹脂部分的平均特性粘度[η]f-c優(yōu)選為0.02-0.20，更好是0.04-0.15，高于位于單纖維周圍部分(p)的聚酯樹脂部分的平均特性粘度[η]f-p。
在本發(fā)明聚酯單纖維的橫截面中，最好是單纖維中心部分(c)的面積與單纖維整個(gè)橫截面面積的比為0.6-0.95，更好是0.80-0.95，因此，單纖維周圍部分的面積與單纖維整個(gè)橫截面面積的比為0.05-0.4，更好是0.05-0.2。
當(dāng)本發(fā)明的聚酯單纖維具有圖1所示的圓形橫截面形狀時(shí)，優(yōu)選是圓心部分C的半徑Lc與橫截面半徑R的比(Lc/R)為0.77-0.98，更好是0.89-0.98，而以圓環(huán)方式同心地環(huán)繞圓心部分C的周圍部分p的厚度Lp(＝R-Lc)與橫截面半徑R的比(Lp/R)為0.02-0.23，更好是0.02-0.11。
如上所述，單纖維中聚酯樹脂的特性粘度具有這樣的梯度分布，使得特性粘度沿從縱向軸線到單纖維周邊的方向降低。構(gòu)成單纖維的聚酯樹脂的平均梯度(α)優(yōu)選是1-30，更好是2-27。在圖2中，S1所示的平均梯度(α)等于Y1和Y2之間的距離除以橫截面半徑R，也就是α=(Y1-Y2‾/R)]]>而且，在S3中，平均梯度α=(Y′′1-Y′′2‾)/R]]>聚酯單纖維最好在厚度方向上具有較高的縱向均勻度。厚度的縱向均勻度通常用厚度均勻度(U％)來(lái)表示。最好，本發(fā)明的聚酯纖維的厚度均勻度(U％)為1.5％或更小，更好是0.8％或更小。
而且，纖維絲或纖維的無(wú)卷曲性能由卷曲總百分比(TC)來(lái)表示。本發(fā)明的無(wú)卷曲聚酯單纖維的TC最好為1.5％或更小，更好是1.0％或更小。
本發(fā)明的聚酯單纖維可用于各工業(yè)領(lǐng)域，其厚度優(yōu)選為1.1-55.6dtex(1-55旦尼爾)，更好是3.3-33.3dtex(3-30旦尼爾)。在本發(fā)明中，實(shí)際上，可生產(chǎn)和使用厚度為1.1-11.1dtex(1-10旦尼爾)的很薄的聚酯單纖維。
本發(fā)明生產(chǎn)聚酯單纖維的方法包括以下步驟使在溫度為35℃下在鄰氯酚中測(cè)定的特性粘度為0.8-1.3的聚酯樹脂熔融；將熔融聚酯樹脂分成至少兩個(gè)部分；使聚酯樹脂的熔融部分經(jīng)至少兩條通道穿過(guò)，從而使聚酯樹脂的熔融部分的特性粘度降低到不同的程度；將特性粘度互不相同的聚酯樹脂熔融部分經(jīng)熔融噴絲孔擠出，具有最高特性粘度的聚酯樹脂熔融部分經(jīng)噴絲孔中心部擠出，具有最低特性粘度的聚酯樹脂熔融部分經(jīng)同心環(huán)繞噴絲孔中心部的周圍部分?jǐn)D出，從而形成熔融聚酯樹脂纖維流；拉出并固化熔融聚酯樹脂的纖維流，以形成聚酯樹脂單纖維；卷取所拉出和固化的聚酯單纖維；以及熱拉已卷取而未拉伸的單纖維，在經(jīng)過(guò)熱拉步驟后的擠出步驟中，特性粘度互不相同的聚酯樹脂部分在交界部分處相互擴(kuò)散，從而使成品單纖維具有這樣的聚酯樹脂特性粘度分布，即沿垂直于縱向軸線的方向，單纖維部分的位置距離單纖維縱向軸線越遠(yuǎn)，位于這部分單纖維中的聚酯樹脂部分的特性粘度就越低，且位于單纖維周圍部分的聚酯樹脂部分在溫度為35℃下在鄰氯酚中測(cè)定的平均特性粘度[η]f-p為0.6-1.1。
在本發(fā)明方法的擠出步驟中，可供選擇的是，具有介于最高特性粘度和最低特性粘度之間的中間特性粘度的熔融聚酯樹脂部分經(jīng)中間部分?jǐn)D出，該中間部分同心環(huán)繞中心部分，并由噴絲孔的周圍部分同心環(huán)繞。
在本發(fā)明方法的擠出步驟中，熔融噴絲孔可以是殼包芯形式的耦合熔融噴絲孔。在此情況下，殼包芯形式的耦合熔融噴絲孔可具有一個(gè)由周圍部分和至少一個(gè)中間部分組成的板形部件，所述中間部分同心設(shè)置在熔融噴絲孔的芯部周圍，并介于噴絲孔芯部和周圍部分之間。
在本發(fā)明的方法中，用于拉出和固化聚酯單纖維的卷取(takingup)步驟最好以500-1500m/min(米/分鐘)的卷取速度進(jìn)行，更好是600-1300m/min。而且，在熱拉步驟中，最好將未拉伸的聚酯單纖維預(yù)熱到85-120℃，更好是90-110℃，并以拉延率3-6來(lái)進(jìn)行拉伸，該拉延率更好是3.5-5.5。
下面將結(jié)合圖3(a)、3(b)和4來(lái)進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行描述。
圖3(a)是用于本發(fā)明方法的熔融噴絲頭一個(gè)實(shí)施例的豎直截面圖，圖3(b)是圖3(a)所示熔融噴絲頭沿水平線A-A的水平橫截面圖，聚酯樹脂熔融物11經(jīng)計(jì)量泵14和通道15進(jìn)入熔融噴絲頭12的過(guò)濾層13。
經(jīng)過(guò)濾的聚酯樹脂熔融物分布到中心孔16和多個(gè)形成在分布盤18上的周圍孔17。也就是，一部分熔融聚酯樹脂經(jīng)過(guò)過(guò)濾層13的較短路徑13a并進(jìn)入分布盤18的中心孔16，另一部分熔融聚酯樹脂經(jīng)過(guò)濾層13的較長(zhǎng)路徑13b并進(jìn)入多個(gè)周圍孔17。當(dāng)熔融聚酯樹脂通過(guò)過(guò)濾層13時(shí)，根據(jù)聚酯樹脂熔融部分在過(guò)濾層13中的停留時(shí)間和/或一部分熔融聚酯樹脂經(jīng)過(guò)過(guò)濾層13的路徑13a或13b距離的不同，熔融聚酯樹脂的特性粘度降低。進(jìn)入中心孔16的這部分聚酯樹脂向下流動(dòng)并經(jīng)中心孔16的出口16a進(jìn)入漏斗形腔體19的中心部分，腔體19位于擠出盤20上，出口16a向下向漏斗形腔體19延伸。而且，進(jìn)入周圍孔17的熔融聚酯樹脂部分經(jīng)路徑22進(jìn)入漏斗形腔體19的周圍部分21中，路徑22位于分布盤18與擠出盤20之間，從而形成由中心流和周圍流組成的復(fù)合流，上述中心流由具有較高特性粘度的聚酯樹脂熔融部分構(gòu)成，上述周圍流由具有較低特性粘度的聚酯樹脂熔融部分構(gòu)成并同心地環(huán)繞中心流。復(fù)合流向下流經(jīng)漏斗形腔體19，并同時(shí)變細(xì)，然后經(jīng)熔融噴絲孔23擠出而形成未拉伸的聚酯單纖維。在熔融步驟、分配步驟和擠出步驟中，熔融聚酯樹脂的溫度保持在290-310℃。
構(gòu)成單纖維周圍部分的熔融聚酯樹脂部分在噴絲頭12中的路徑長(zhǎng)度和停留時(shí)間比構(gòu)成單纖維中心部分的熔融聚酯樹脂部分要長(zhǎng)。因此，位于聚酯單纖維周圍部分的聚酯樹脂部分的特性粘度低于位于單纖維中心部分的聚酯樹脂部分的特性粘度，但這些部分的聚酯樹脂是由一種聚酯樹脂構(gòu)成的。因此，較高特性粘度的聚酯樹脂部分與較低特性粘度的聚酯樹脂部分在單纖維中心部分與周圍部分之間的交界部分處相互融合并相互擴(kuò)散。因此，中心部分和周圍部分之間的界面是不能維持的，且聚酯樹脂的特性粘度在單纖維中心部分和周圍部分之間連續(xù)變化。
為了精確地控制位于單纖維中心部分和周圍部分的聚酯樹脂部分之間的特性粘度差，可在中心孔16與周圍孔17之間設(shè)置用于聚酯樹脂部分的中間孔，以便于使熔融聚酯樹脂部分穿過(guò)中間孔，并具有適中的特性粘度以進(jìn)入漏斗形腔體19的中心部分和周圍部分之間的中間部分。
圖3是用于生產(chǎn)本發(fā)明聚酯單纖維的熔融噴絲頭的橫截面圖，本發(fā)明的聚酯單纖維具有中心部分、中間部分和周圍部分，所述中心部分由具有最高特性粘度的聚酯樹脂部分構(gòu)成，所述中間部分由具有低于中心部分特性粘度的聚酯樹脂部分構(gòu)成并同心地環(huán)繞所述中心部分，所述周圍部分由具有最低特性粘度的聚酯樹脂部分構(gòu)成并同心地環(huán)繞單纖維的所述中間部分。
在圖4中，聚酯樹脂熔融物31經(jīng)計(jì)量泵33和通道34進(jìn)入熔融噴絲頭32。聚酯樹脂熔融物31分布到三個(gè)通道35、36和37中。通過(guò)最短通道35的熔融聚酯樹脂部分進(jìn)入過(guò)濾層38，熔融聚酯樹脂經(jīng)過(guò)濾的部分經(jīng)通道40進(jìn)入第一熔融腔39的中心部分。經(jīng)過(guò)大于通道35的通道30的熔融聚酯樹脂部分進(jìn)入過(guò)濾層41，且過(guò)濾的熔融聚酯樹脂部分經(jīng)長(zhǎng)于通道40的通道42進(jìn)入第一熔融腔39的周圍部分，從而形成聚酯樹脂第一混合流，其中，中心流由通過(guò)過(guò)濾層37的聚酯樹脂部分構(gòu)成，周圍流由通過(guò)過(guò)濾層41的熔融聚酯樹脂部分構(gòu)成，所述周圍流同心地環(huán)繞所述中心流。熔融聚酯樹脂的第一混合流經(jīng)孔44進(jìn)入第二熔融腔43的中心部分，孔44位于第一熔融腔39的底部中心并向下延伸到第二熔融腔43。
另外，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)于通道36的通道37的熔融聚酯樹脂部分進(jìn)入過(guò)濾層45，且過(guò)濾的熔融聚酯樹脂部分經(jīng)長(zhǎng)于通道42的通道46進(jìn)入第二熔融腔43環(huán)繞第一熔融腔39底部中心孔的周圍部分。在第二熔融腔43中，經(jīng)過(guò)過(guò)濾層45的熔融聚酯樹脂部分的周圍流同心地環(huán)繞著由經(jīng)過(guò)過(guò)濾層38的熔融聚酯樹脂部分中心流和經(jīng)過(guò)過(guò)濾層41的熔融聚酯樹脂部分周圍流構(gòu)成的第一混合流，從而形成第二混合流。在此第二混合流中，第一混合流的周圍流表現(xiàn)為一種同心環(huán)繞第一混合流中心流的中間流，并被第二混合流的周圍流同心地環(huán)繞。
在噴絲頭32中，中心流的熔融聚酯樹脂部分通過(guò)包括通道35、過(guò)濾呈8、通道40和第一熔融腔在內(nèi)的最短路徑，并具有最高的特性粘度；周圍流的熔融聚酯樹脂部分通過(guò)包括通道37、過(guò)濾層45和通道46在內(nèi)的最長(zhǎng)路徑，并具有最低的特性粘度，中間流的熔融聚酯樹脂部分通過(guò)包括通道36、過(guò)濾層41、通道42和第一熔融腔39在內(nèi)的中等長(zhǎng)度的路徑，并具有適中的特性粘度。
第二混合流向下流經(jīng)第二熔融腔，同時(shí)第二混合流的直徑連續(xù)地減小，然后經(jīng)熔融噴絲孔47擠出。
被擠出的單纖維流固化，同時(shí)在張力作用下被拉出。卷取并熱拉未經(jīng)拉伸的單纖維。熱拉條件是根據(jù)拉出固化情況和卷取速度來(lái)確定的。例如，當(dāng)以800-1500m/min的速度卷取未拉伸的單纖維時(shí)，最好，在喂入輥上以溫度85-120℃、預(yù)熱0.5-1秒，并以拉伸率3-6進(jìn)行拉伸?？晒┻x擇的是，將經(jīng)拉伸的聚酯單纖維在150-240℃下熱處理0.1-0.5秒。
可供選擇的是，將多個(gè)未拉伸的聚酯單纖維扎成束，拉伸單纖維束(或多纖維絲)，并可選擇地對(duì)其進(jìn)行熱處理。然后，根據(jù)需要，可使單束成品單纖維相互分開。如上所述，由于特性粘度互不相同的聚酯樹脂部分相互相容，位于單纖維芯部、周圍部分和可供選擇的中間部分的聚酯樹脂部分在其交界部分處易于相互擴(kuò)散。因此，單纖維各部分之間的界面是不清楚的。
本發(fā)明的無(wú)卷曲聚酯單纖維可以單個(gè)單纖維或雙纖維絲或短纖維的形式用于各種不同的場(chǎng)合。最好，本發(fā)明的聚酯單纖維是用于需要單纖維以對(duì)金屬材料具有較高耐磨性的場(chǎng)合。而且，本發(fā)明的聚酯單纖維還呈現(xiàn)出對(duì)橡膠具有較高粘性、良好的抗疲勞性、單纖維周圍表面的較強(qiáng)著色性以及增強(qiáng)的打結(jié)強(qiáng)度，因此，適用于用作繩、網(wǎng)、腸線、油布、帳篷、滑翔降落傘和帆布的材料線。
例子下面將通過(guò)例子對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
在該例子中，聚酯樹脂的特性粘度和單纖維的拉伸強(qiáng)度、極限延伸率、紗線均勻度和總的卷曲百分比(TC)、產(chǎn)生泡渣的評(píng)價(jià)、絲網(wǎng)模量(modulus of screen)和對(duì)單纖維的總體評(píng)價(jià)通過(guò)下述測(cè)量來(lái)確定。
(1)聚酯樹脂的特性粘度聚酯樹脂在35℃的溫度下以各種不同的濃度(C)溶入鄰氯酚，從而獲得多種稀釋溶劑。測(cè)量溶劑的粘度(ηr)。聚酯樹脂的特性粘度[η]由下式確定[η]＝limit(lnηr/C)(2)拉伸強(qiáng)度和極限延伸率聚酯單纖維的拉伸強(qiáng)度和極限延伸率根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JIS)L-1013確定，其中，在30cm/min的延伸速度下對(duì)長(zhǎng)度為25cm的試樣進(jìn)行拉伸，直到試樣斷裂。拉伸強(qiáng)度和極限延伸率就是試樣斷裂時(shí)的應(yīng)力和延伸率。
(3)5％模量在測(cè)量拉伸強(qiáng)度和極限延伸率過(guò)程中，如上(2)所述，就測(cè)量了延伸率為5％的試樣應(yīng)力。
(4)紗線均勻度(U％)利用ZELLWEGER公司生產(chǎn)的USTER3在試樣紗線長(zhǎng)度為300m、測(cè)量速度為100m/min、測(cè)量時(shí)間為3分鐘的條件下來(lái)測(cè)量單纖維試樣的紗線均勻度。在測(cè)量過(guò)程中，可得到一個(gè)圖線，該圖線表明了縱向長(zhǎng)度為L(zhǎng)的試樣，其長(zhǎng)度與單位長(zhǎng)度重量之間的關(guān)系，從圖線中還可確定試樣單位長(zhǎng)度的平均重量；圖線中的直線表示單位長(zhǎng)度試樣的平均重量。
根據(jù)下式來(lái)計(jì)算試樣的U％U(％)＝(f/F)×100其中，F(xiàn)表示縱向長(zhǎng)度為L(zhǎng)的試樣的總重量，f表示由圖線確定的偏離單位長(zhǎng)度試樣平均重量的重量偏差累積值。
(5)總卷曲百分比(TC)單纖維試樣卷繞成一個(gè)束卷，束卷的總厚度約為1667dtex(約1500旦尼爾)，在束卷的底部中點(diǎn)處作用(2mg)19.6×10-6N的載荷。加載的束卷在沸水中處理20分鐘，并在20℃、65％RH的條件下自然干燥一晝夜，從而使束卷卷曲，對(duì)卷曲的單纖維束卷在載荷為每0.9dtex(1旦尼爾)19.6×10-4N(200mg)的條件下加載1分鐘，然后測(cè)量束卷的長(zhǎng)度(l0)，將載荷從每0.9dtex(1旦尼爾)19.6×10-4N(200mg)變?yōu)?9.6×10-6N(2mg)，并保持1分鐘，然后測(cè)量束卷的長(zhǎng)度(l1)?？偩砬俜直?TC)由下式進(jìn)行計(jì)算TC(％)＝{(l0-l1)/l0}×100(6)產(chǎn)生泡渣的評(píng)價(jià)通過(guò)利用片梭織機(jī)在轉(zhuǎn)速250rpm(轉(zhuǎn)/分鐘)下對(duì)聚酯單纖維進(jìn)行織造來(lái)生產(chǎn)網(wǎng)狀織物。在織造過(guò)程中，觀察鋼筘的染斑，當(dāng)鋼筘被染污到不能繼續(xù)進(jìn)行織造的程度時(shí)，就終止織造過(guò)程來(lái)清洗鋼筘?？椩爝^(guò)程的起始與終止之間所獲得的成品網(wǎng)狀織物長(zhǎng)度被稱為鋼筘清洗周期(m)。鋼筘清洗周期越長(zhǎng)，鋼筘上產(chǎn)生的泡渣量就越小。
(7)單纖維絲網(wǎng)織物模量根據(jù)JIS L1096，利用恒速拉伸式拉伸試驗(yàn)機(jī)以10cm/min的拉伸速度對(duì)寬度為5cm的單纖維絲網(wǎng)織物(素紗羅)位于夾持件之間的試樣長(zhǎng)度進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，以獲得絲網(wǎng)織物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。當(dāng)試樣延伸率達(dá)到10％時(shí)，測(cè)量其拉伸應(yīng)力(N(kgf))。絲網(wǎng)織物的模量由延伸率為10％的拉伸應(yīng)力表示。
(8)總體評(píng)價(jià)由產(chǎn)生泡渣的評(píng)價(jià)結(jié)果和絲網(wǎng)織物模量，可將單纖維評(píng)價(jià)為下述三個(gè)等級(jí)。
等級(jí) 鋼筘清洗周期(m)絲網(wǎng)模量(N)3 250m或更大 140.1N(15kgf)或更大2 100m或更大 98.1N(10kgf)或更大但小于250m 但小于140.1N(15kgf)1 小于100m 小于98.1N(10kgf)參考例1如表1所示，聚酯(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)樹脂在280-300℃的氮?dú)猸h(huán)境(無(wú)氧環(huán)境)中進(jìn)行5-15分鐘的熱處理，對(duì)每個(gè)加熱的試樣進(jìn)行特性粘度測(cè)量。每個(gè)熱處理?xiàng)l件下的特性粘度減小量表示在表1中。
表1 表1表明加熱溫度越高加熱時(shí)間越長(zhǎng)，聚酯樹脂的特性粘度減小量就越大。也就是說(shuō)，300℃溫度下熱處理10分鐘的特性粘度減小量比280℃溫度下熱處理5分鐘的特性粘度減小量要大0.071。
當(dāng)在300℃溫度下熱處理10分鐘的聚酯樹脂在1200m/min的卷取速度下以4.27g/min的擠出速度熔融噴出，并以3.8的拉伸率牽拉未經(jīng)拉伸的成品纖維絲時(shí)，拉伸的成品纖維絲的極限延伸率比經(jīng)上述同樣過(guò)程在280℃下熱處理5分鐘的聚酯樹脂所形成的拉伸聚酯纖維絲的極限延伸率要高大約12％。
為使在未拉伸的單纖維形成過(guò)程中由于加熱過(guò)程不同而導(dǎo)致的聚酯樹脂特性粘度差較大，開始的聚酯樹脂優(yōu)選具有相對(duì)較高的平均特性粘度([η]f-a)，例如，為0.65或更高，更好是0.70或更高，但通常不超過(guò)約1.3。
為使聚酯樹脂的特性粘度產(chǎn)生差異，可使用多臺(tái)擠出溫度不同的熔融擠出機(jī)。在此情況下，單纖維的中心部分、周圍部分以及可供選擇的中間部分由多種溫度不同的熔融聚酯樹脂構(gòu)成，并由多臺(tái)擠出機(jī)進(jìn)行提供。這種單纖維生產(chǎn)過(guò)程與由多種不同類型的聚合物來(lái)生產(chǎn)復(fù)合單纖維的過(guò)程相似，其缺點(diǎn)是使用多臺(tái)擠出機(jī)會(huì)使單纖維的生產(chǎn)成本很高，且生產(chǎn)較細(xì)的單纖維較為困難。
在另一過(guò)程中，利用唯一的一臺(tái)計(jì)量泵通過(guò)熔融噴絲來(lái)生產(chǎn)多個(gè)單纖維，然后再將它們相互分開。在此方法中，便于將單纖維的外殼部分尺寸做得較小。但是，在此過(guò)程中包含了單纖維的分離過(guò)程，因此，很難使分離的單纖維厚度變得較為均勻。
參考例2在熔融擠出機(jī)中使特性粘度[η]為0.90的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂熔融，且將樹脂的熔融溫度控制在290℃。熔融物經(jīng)過(guò)用加熱介質(zhì)加熱到300℃的加熱箱，然后經(jīng)計(jì)量齒輪泵以0.3ml/rev(毫升/轉(zhuǎn))擠出。經(jīng)計(jì)量泵擠出的熔融物的測(cè)量溫度為300℃。在上述熔融物的熔融和齒輪泵的擠出過(guò)程中，齒輪泵的擠出速率如表2所示，測(cè)量所擠出的熔融試樣的特性粘度。其測(cè)量值表示在表2中，表2

表2表明齒輪泵的擠出速度越大，熔融物在齒輪泵中的停留時(shí)間就越短，所擠出的熔融物的特性粘度就越高，所擠出的熔融物的特性粘度減小量就越小。特性粘度減小量的絕對(duì)值是隨著熔融噴絲裝置中熔融物通道體積和熔融物的溫度分布而變化的。當(dāng)使用一個(gè)相同的裝置時(shí)，熔融聚酯樹脂特性粘度的減小量就受作用于熔融物的加熱溫度和加熱時(shí)間的影響。
另外，除了將齒輪泵的擠出速度固定為7.5g/min以外，進(jìn)行與上述過(guò)程相同的加熱和擠出過(guò)程，熔融物通過(guò)具有表3所示過(guò)濾體積(內(nèi)部體積)的過(guò)濾層，并在擠出裝置中停留表3所示的平均時(shí)間后，擠出經(jīng)過(guò)濾的熔融物。測(cè)量所擠出熔融物的特性粘度。其測(cè)量結(jié)果表示在表3中。
表3

表3表明熔融聚酯樹脂的特性粘度隨著熔融物停留時(shí)間的增大而減小。
例1特性粘度為0.8的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂在300℃下熔融，并經(jīng)計(jì)量齒輪泵14以5ml/min的速度進(jìn)入圖3(a)和3(b)所示的熔融噴絲頭。圖3(a)和3(b)所示的熔融噴絲頭12的內(nèi)部總體積為12ml，分布盤18的中心通道16的直徑為5mm，24個(gè)周圍通道17同心地設(shè)置在中心通道16的周圍。周圍通道的直徑如表4所示。熔融腔19中的混合流經(jīng)熔融噴絲孔23以5ml/min的擠出速度擠出。被擠出的單纖維流經(jīng)過(guò)溫度為350℃、長(zhǎng)度為100mm的加熱區(qū)，然后在以1000m/min的速度拉出和卷取操作下被冷卻固化。未拉伸的成品單纖維進(jìn)入分別加熱到100℃和140℃的熱拉輥，并以4.0的拉伸率在拉輥之間被拉伸。這樣就獲得了厚度為10dtex(9旦尼爾)的聚酯單纖維。
測(cè)量拉伸單纖維的平均特性粘度，然后，在2摩爾(2M)濃度的氫氧化鈉(NaOH)水溶液中，并在30℃溫度下以200或更大的液比(處理液重量與單纖維重量的比)進(jìn)行平均特性粘度的測(cè)量和低堿減重處理，上述氫氧化鈉水溶液包含3g/l的季銨鹽型堿性減重促進(jìn)劑。當(dāng)單纖維厚度達(dá)到8.9dtex(8旦尼爾)時(shí)，用水沖洗單纖維，在空氣環(huán)境下進(jìn)行干燥，并測(cè)量其平均特性粘度。當(dāng)單纖維厚度減小到7.8dtex(7旦尼爾)、6.7dtex(6旦尼爾)和5.6dtex(5旦尼爾)時(shí)，重復(fù)上述這些過(guò)程。根據(jù)結(jié)果數(shù)據(jù)，計(jì)算厚度為5.6dtex(5旦尼爾)的中心部分、內(nèi)部厚度為5.6dtex(5旦尼爾)且外部厚度為6.7dtex(6旦尼爾)并環(huán)繞中心部分的第一環(huán)形部分、內(nèi)部厚度為6.7dtex(6旦尼爾)且外部厚度為7.8dtex(7旦尼爾)并環(huán)繞第一環(huán)形部分的第二環(huán)形部分、內(nèi)部厚度為7.8dtex(7旦尼爾)且外部厚度為8.9dtex(8旦尼爾)并環(huán)繞第二環(huán)形部分的第三環(huán)形部分、以及內(nèi)部厚度為8.9dtex(8旦尼爾)且外部厚度為10dtex(9旦尼爾)并環(huán)繞第三環(huán)形部分的最外層環(huán)形部分的平均特性粘度。其結(jié)果表示在表4中。在計(jì)算中，當(dāng)特性粘度為0.8的聚合物與特性粘度為0.75的另一種聚合物按照重量比1∶1進(jìn)行混合時(shí)，混合聚合物的平均特性粘度為{(0.8×1)+(0.75×1)}/(1+1)＝0.775。
比較例1除了熔融聚酯樹脂的過(guò)濾以外，如同例1一樣準(zhǔn)備和測(cè)試聚酯單纖維，這樣，構(gòu)成單纖維中心部分的熔融物部分與構(gòu)成單纖維周圍部分的熔融物部分的特性粘度就沒(méi)有差別。為此，在圖3(a)和3(b)所示的熔融噴絲頭中，所有的周圍孔17都是封閉的，5個(gè)靜態(tài)混合器串聯(lián)設(shè)置在中心孔16處，這樣，熔融聚酯樹脂可均勻地通過(guò)過(guò)濾層13，而不會(huì)使熔融聚酯樹脂部分之間的停留時(shí)間產(chǎn)生差異。
測(cè)試結(jié)果表示在表4中。
表4 表4清楚地表明當(dāng)限制通過(guò)周圍孔17的熔融聚酯樹脂流量(使其降低)時(shí)，熔融聚酯樹脂部分的特性粘度減小量就大于通過(guò)中心孔16的熔融聚酯樹脂部分的特性粘度減小量。
在比較例1中，基本上在單纖維中心部分和周圍部分之間不形成聚酯樹脂特性粘度差。
例2和3以及比較例2和3在例2和3以及比較例2和3中的每一個(gè)中，除了擠出速率為5g/min以及將卷取速度和拉伸率控制到使單纖維的拉伸強(qiáng)度和極限延伸率如表5所示以外，通過(guò)與例1的試驗(yàn)2相同的過(guò)程準(zhǔn)備和測(cè)試厚度為10dtex(9旦尼爾)的聚酯單纖維。在比較例2和3中，采用普通的簡(jiǎn)單熔融噴絲頭。
通過(guò)利用片梭織機(jī)在經(jīng)紗張力為每個(gè)單纖維98.0655mN(10kgf)、鋼筘間隙為35μm的條件下將單纖維織成350目的絲網(wǎng)織物。
單纖維的物理性能和織造性能以及絲網(wǎng)織物的評(píng)價(jià)結(jié)果表示在表5中。
表5 表5表明當(dāng)利用本發(fā)明的聚酯單纖維生產(chǎn)高模量的用于絲網(wǎng)印刷的絲網(wǎng)織物時(shí)，本發(fā)明的聚酯單纖維在織造過(guò)程中表現(xiàn)出較高的抵抗泡渣產(chǎn)生的能力。
工業(yè)應(yīng)用在本發(fā)明的聚酯單纖維中，單纖維具有由高特性粘度聚酯樹脂部分構(gòu)成的中心部分和由低特性粘度的另一部分聚酯樹脂構(gòu)成的周圍部分。在單纖維的特性粘度分布中，特性粘度隨著距單纖維縱向軸線距離的增大而減小。本發(fā)明的聚酯單纖維可采用本發(fā)明的方法來(lái)生產(chǎn)，其中，在熔融噴絲頭中，進(jìn)入噴絲頭的一部分熔融聚酯樹脂比另一部分熔融聚酯樹脂具有較高的特性粘度減小量，單纖維的周圍部分由具有最低特性粘度的熔融聚酯樹脂部分構(gòu)成，而單纖維的中心部分由另一部分熔融聚酯樹脂構(gòu)成。
通過(guò)控制噴絲頭中每個(gè)熔融聚酯樹脂部分的加熱過(guò)程(停留時(shí)間和加熱溫度)，就可控制特性粘度減小量的差。
當(dāng)利用本發(fā)明的聚酯單纖維來(lái)生產(chǎn)絲網(wǎng)織物(素紗羅)時(shí)，整體上具有較高拉伸強(qiáng)度、較高模量和較低極限延伸率的本發(fā)明聚酯單纖維可使織造過(guò)程中泡渣的產(chǎn)生得到抑制或限制。而且，本發(fā)明的聚酯單纖維比普通的聚酯單纖維的厚度要小。因此，本發(fā)明的聚酯單纖維可使實(shí)際生產(chǎn)的各種網(wǎng)狀織物具有較高的模量、較高的經(jīng)緯密度、較高的總開口區(qū)面積與織物總面積比、以及較高的機(jī)械強(qiáng)度。另外，當(dāng)網(wǎng)狀織物用于絲網(wǎng)印刷時(shí)，印刷精度較高，抵抗在印刷過(guò)程中作用于織物的擠壓力所造成的織物疲勞的抗疲勞性較高，而且在印刷過(guò)程中織物的伸長(zhǎng)量較小。
因此，本發(fā)明的聚酯單纖維和生產(chǎn)聚酯單纖維的方法具有較高的工業(yè)實(shí)用性。
權(quán)利要求
1.一種由聚酯樹脂構(gòu)成的無(wú)卷曲聚酯單纖維，其中，聚酯樹脂的特性粘度以這種形式分布，即沿垂直于單纖維縱向軸線的方向，單纖維部分的位置距離單纖維縱向軸線越遠(yuǎn)，位于單纖維這部分的聚酯樹脂部分的特性粘度就越低，且位于單纖維周圍部分(p)的聚酯樹脂部分在35℃下在鄰氯酚中測(cè)定的平均特性粘度[η]f-p為0.6-1.1，周圍部分(p)同心地環(huán)繞單纖維的中心部分(c)，該中心部分沿單纖維的縱向軸線延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，沿單纖維縱向軸線延伸的中心部分(c)具有較高的平均特性粘度，且單纖維的周圍部分(p)同心地環(huán)繞該中心部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，沿單纖維縱向軸線延伸的中心部分(c)具有較高的平均特性粘度，且單纖維的中間部分(i)同心地環(huán)繞該中心部分，單纖維的周圍部分(p)同心地環(huán)繞單纖維的中間部分(i)，位于單纖維中間部分的聚酯樹脂部分的特性粘度低于中心部分(c)的特性粘度，但高于周圍部分(p)的特性粘度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，聚酯樹脂包括單一化學(xué)形式的聚酯聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，聚酯樹脂包括至少一種選自由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯構(gòu)成的組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，根據(jù)上述確定的聚酯單纖維的聚酯樹脂平均特性粘度[η]f-a為0.7-1.2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，根據(jù)上述確定的位于單纖維中心部分(c)的聚酯樹脂部分的平均特性粘度[η]f-c為0.7-1.3，其高于位于單纖維周圍部分的聚酯樹脂部分的平均特性粘度[η]f-p。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，根據(jù)上述確定的位于單纖維周圍部分的聚酯樹脂部分的平均特性粘度[η]f-p為0.6-1.0。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，位于單纖維中心部分(c)的聚酯樹脂部分的平均特性粘度[η]f-c比位于單纖維周圍部分(p)的聚酯樹脂部分的平均特性粘度[η]f-p高0.02-0.20。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，在單纖維的橫截面中，單纖維中心部分(c)的面積與單纖維整個(gè)橫截面面積的比為0.6-0.95。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，在單纖維的橫截面中，單纖維周圍部分(p)的面積與單纖維整個(gè)橫截面面積的比為0.05-0.4。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，單纖維的橫截面形狀是圓形的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的聚酯單纖維，其特征在于，在單纖維的圓形橫截面中，單纖維中心部分(c)的厚度Lc與單纖維半徑R的比Lc/R為0.77-0.98。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的聚酯單纖維，其特征在于，在單纖維的圓形橫截面中，單纖維周圍部分(p)的厚度Lp與單纖維半徑R的比Lp/R為0.02-0.23。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，構(gòu)成單纖維的聚酯樹脂的特性粘度平均梯度(α)為1-30。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，其具有的平均拉伸強(qiáng)度為52.96-88.26mN/dtex(6.0g/d-10.0g/d)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，在延伸率為5％時(shí)的應(yīng)力為26.48mN/dtex(3.0g/d)或更大。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，平均極限延伸率為10-30％。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，其厚度均勻度(U％)為1.5％或更小。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚酯單纖維，其特征在于，其厚度為2.2-55.6dtex(2-50旦尼爾)。
21.一種生產(chǎn)無(wú)卷曲聚酯單纖維的方法，其包括以下步驟使溫度為35℃下在鄰氯酚中測(cè)定的特性粘度為0.8-1.3的聚酯樹脂熔融；將熔融聚酯樹脂分成至少兩個(gè)部分；使聚酯樹脂的熔融部分經(jīng)至少兩條通道穿過(guò)，從而使聚酯樹脂的熔融部分的特性粘度降低到不同的程度；將特性粘度互不相同的聚酯樹脂熔融部分經(jīng)熔融噴絲孔擠出，具有最高特性粘度的聚酯樹脂熔融部分經(jīng)噴絲孔中心部擠出，具有最低特性粘度的聚酯樹脂熔融部分經(jīng)同心環(huán)繞噴絲孔中心部的周圍部分?jǐn)D出，從而形成熔融聚酯樹脂纖維流；拉出并固化熔融聚酯樹脂纖維流，以形成聚酯樹脂單纖維；卷取所拉出和固化的聚酯單纖維；以及熱拉已卷取而未拉伸的單纖維，其中，在經(jīng)過(guò)熱拉步驟后的擠出步驟中，特性粘度互不相同的聚酯樹脂部分在交界部分處相互擴(kuò)散，從而使成品單纖維具有這樣的聚酯樹脂特性粘度分布，即沿垂直于單纖維縱向軸線的方向，單纖維部分的位置距離單纖維縱向軸線越遠(yuǎn)，位于這部分單纖維中的聚酯樹脂部分的特性粘度就越低，且位于單纖維周圍部分的聚酯樹脂部分在溫度為35℃下在鄰氯酚中測(cè)定的平均特性粘度[η]f-p為0.6-1.1。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的生產(chǎn)無(wú)卷曲聚酯單纖維的方法，其特征在于，在擠出步驟中，具有介于最高特性粘度和最低特性粘度之間的中間特性粘度的熔融聚酯樹脂部分經(jīng)中間部分?jǐn)D出，該中間部分同心環(huán)繞中心部分，并被噴絲孔周圍部分同心環(huán)繞。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的生產(chǎn)無(wú)卷曲聚酯單纖維的方法，其特征在于，熔融噴絲孔是殼包芯形式的耦合熔融噴絲孔。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的生產(chǎn)無(wú)卷曲聚酯單纖維的方法，其特征在于，熔融噴絲孔是殼包芯形式的耦合熔融噴絲孔，其中外殼部分由一個(gè)周圍部分和至少一個(gè)中間部分組成，所述中間部分同心設(shè)置在熔融噴絲孔芯部。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的生產(chǎn)無(wú)卷曲聚酯單纖維的方法，其特征在于，聚酯樹脂包括單一化學(xué)形式的聚酯聚合物。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的生產(chǎn)無(wú)卷曲聚酯單纖維的方法，其特征在于，聚酯樹脂包括至少一種選自由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯和聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯構(gòu)成的組。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的生產(chǎn)無(wú)卷曲聚酯單纖維的方法，其特征在于，用于拉出和固化聚酯單纖維的卷曲步驟以500-1500m/min的卷曲速度進(jìn)行。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的生產(chǎn)無(wú)卷曲聚酯單纖維的方法，其特征在于，在熱拉步驟中，將未拉伸的聚酯單纖維預(yù)熱到85-120℃，并以拉延率3-6來(lái)拉伸。
全文摘要
一種具有良好耐磨性和令人滿意的機(jī)械強(qiáng)度和模量的無(wú)卷曲聚酯單纖維,其特性粘度以這種形式分布,即:單纖維部分的位置距離單纖維縱向軸線越遠(yuǎn),位于單纖維這部分的聚酯樹脂部分的特性粘度就越低,其中,單纖維的周圍部分由最低平均特性粘度為0.6－1.1的聚酯樹脂部分構(gòu)成,并同心地環(huán)繞單纖維的中心部分,該中心部分由具有最高特性粘度的另一部分聚酯樹脂構(gòu)成,通過(guò)控制聚酯樹脂的每個(gè)部分在生產(chǎn)單纖維的熔融噴絲頭中的加熱過(guò)程,來(lái)控制位于單纖維的周圍部分和中心部分的聚酯樹脂部分的特性粘度。
文檔編號(hào)D01D5/34GK1321206SQ00801785
公開日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2000年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月24日
發(fā)明者赤松哲也, 田代智秋 申請(qǐng)人:帝人株式會(huì)社