JPH0210248B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0210248B2 JPH0210248B2 JP59087935A JP8793584A JPH0210248B2 JP H0210248 B2 JPH0210248 B2 JP H0210248B2 JP 59087935 A JP59087935 A JP 59087935A JP 8793584 A JP8793584 A JP 8793584A JP H0210248 B2 JPH0210248 B2 JP H0210248B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- filament
- steam
- filaments
- tow
- annealing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 61
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 53
- -1 poly(ethylene terephthalate) Polymers 0.000 claims description 45
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 22
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 21
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 19
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 13
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 13
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims description 10
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 claims description 2
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 81
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 53
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 31
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 23
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 23
- 239000013638 trimer Substances 0.000 description 17
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 12
- XTDYIOOONNVFMA-UHFFFAOYSA-N dimethyl pentanedioate Chemical compound COC(=O)CCCC(=O)OC XTDYIOOONNVFMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 11
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 10
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 9
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 9
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- AHYCCOFFDFSBMG-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxonane-5,9-dione Chemical compound O=C1CCCC(=O)OCCO1 AHYCCOFFDFSBMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 4
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- WEURKGXSDSHZHC-UHFFFAOYSA-L S(=O)(=O)(O)C1=C(C(=O)[O-])C=CC=C1C(=O)[O-].[Na+].C=C.[Na+] Chemical compound S(=O)(=O)(O)C1=C(C(=O)[O-])C=CC=C1C(=O)[O-].[Na+].C=C.[Na+] WEURKGXSDSHZHC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000986 disperse dye Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000006224 matting agent Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920001897 terpolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N (+/-)-1,3-Butanediol Chemical compound CC(O)CCO PUPZLCDOIYMWBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol Chemical compound FC(F)(F)C(O)C(F)(F)F BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWBRCSWNSCSDFJ-UHFFFAOYSA-N 2,7-dioxo-3,6-dioxabicyclo[6.3.1]dodeca-1(12),8,10-triene-12-sulfonic acid Chemical compound O=C1OCCOC(=O)C2=CC=CC1=C2S(=O)(=O)O JWBRCSWNSCSDFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MMINFSMURORWKH-UHFFFAOYSA-N 3,6-dioxabicyclo[6.2.2]dodeca-1(10),8,11-triene-2,7-dione Chemical group O=C1OCCOC(=O)C2=CC=C1C=C2 MMINFSMURORWKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 229920008651 Crystalline Polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N Tetraethylene glycol, Natural products OCCOCCOCCOCCO UWHCKJMYHZGTIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L adipate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCCCC([O-])=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000013068 control sample Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- BDZGJPFBTVYBOA-UHFFFAOYSA-N ethene Chemical group C=C.C=C.C=C.C=C.C=C BDZGJPFBTVYBOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N glutaric acid Chemical compound OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 238000009998 heat setting Methods 0.000 description 1
- XXMIOPMDWAUFGU-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diol Chemical compound OCCCCCCO XXMIOPMDWAUFGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 125000003010 ionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003447 ipsilateral effect Effects 0.000 description 1
- QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-L isophthalate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)C1=CC=CC(C([O-])=O)=C1 QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 235000019988 mead Nutrition 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000985 reactive dye Substances 0.000 description 1
- 238000007573 shrinkage measurement Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Artificial Filaments (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Description
本発明は、改良されたポリエステルフイラメン
トのアニーリング（aneling）法に関し、更に特
には新規な微細構造及び染色性、強度、加熱寸法
安定性、捲縮（crinp）及び低表面環状トリマー
をはじめとした繊維性質間の調和が改善された製
品を可能ならしめる改良法に関する。
ポリエステルは、編織用糸（textile yarn）で
最も多く使用されている合成材料である。この様
な糸条（yarn）は、比較的本数の少い連続フイ
ラメント（filament）から成り、比較的繊度
（denier）の小さい連続フイラメントの形をして
いるか、又は捲縮フテープルフアイバー（Staple
fiber、スフともいう）を、時に他の繊維、通常
は、綿又は羊毛とのブレンド物にして、古くから
知られている紡績（即ち一緒に撚る）にかけて製
造された紡績糸の形をしている。
ポリエステルスフ（Staple fiber）は一般に多
数の連続フイラメントを含む大きな、時には百万
本又はそれ以上の、極端に大きい繊度のトウ
（tow）を切断するか又は破断して製造される。
この様なトウの加工には、連続フイラメント糸で
通常使用する技術とは全く異なつた技術を必要と
する。
これ迄は、連続フイラメントのトウは、比較的
低速度で紡糸し、比較的低い配向性の、そのまゝ
では織編の目的には適していないフイラメントを
得、次でこれを延伸して配向度を上げ、そしてそ
れによつて強度を上げ、衣料目的に合うようにし
たポリエステルフイラメントから製造されて来
た。この様な方法はヴエイル（Vail）の米国特
許（U.S.Patent）第3816486号に示されている。
工業的に好ましい延伸糸は、水で濡れた繊維を延
伸するものであつた。ヴエイルにも示されている
様に、得られた製品の収縮率が、所望以上に高い
時には、この収縮率はアニーリングによつて減ず
ることが出来る。現在迄に、工業的に好ましかつ
たアニーリング法は、加熱ローラーを使用し、張
力を調節し乍ら、水の沸点よりはるかに高い温度
に繊維を加熱して行なうものであつた。この方法
は、繊維を所望のアニーリング温度に迄上げられ
る様になる前に、繊維から全ての水分を蒸発させ
るのに見合う、多量の熱を必要とする。アニール
されたフイラメントは、それから例えばヒツト
（Hitt）の米国特許（U.S.Patent）第2311174号に
示されている様なスタツフアーボツクスクリンパ
ー（stuffer−box crimper）中で捲縮される。捲
縮繊維は、次で緩和条件下に乾燥される。
この様な方法で必要なエネルギーの低減が長い
間望まれて来た。更に加熱ローラー式アニーリン
グ法は、収縮率の低減の目的は達成出来たが、染
色性を低下させ、そして条件によつて、又繊維を
構成するポリマーの組成によつては、他の性質例
えば捲縮し易さ及び表面トリマー（三量体）含量
に悪影響を及ぼして来た。
かくして従来技術によるポリエステル繊維は、
全て欠点を伴なつた利点を有して来ており、今迄
これは止むを得ないものと考えられて来た。若
し、繊維をアニールしなかつたならば、収縮率は
多くの用途に対して高くなり過ぎて望ましくない
が、染色性はアニールされた繊維よりすぐれたも
のとなつた。
高染色性と高引張特性の両方を併せ持とうとす
るのは、工業的に実施されている加熱ローラーア
ニーリング法では尚不可能なままになつている。
これら性質の一方を向上させるには、一般に他の
性質をいくらか犠性にして妥協を図らねばならな
い。同様に相反する相互作用は、例えば低収縮
率、捲縮性そして少量の表面環状トリマー等の性
質を最適化しようとする際にも見られる。従つ
て、この様な性質を全体的により良く併せ持つ、
即ち他の一つを良くするために、１つ又はそれ以
上の性質を犠性にすることを少くできる工業的に
実現可能な方法を見付け出そうとする要求は現在
も尚、相当に大きい。
本発明の目的は、強度、染色性、及び収縮率、
及び／又は捲縮性、及び／又は環状トリマーの表
面への低析出をはじめとする繊維性質の間の調和
を改善するための、ポリ（エチレンテレフタレー
ト）の延伸フイラメントトウのアニーリング法で
ある。他の目的は、それによつて製造された改良
された製品である。更に本発明の他の目的は、微
細構造と改良された繊維性質との新規な予期しな
い組合せを有するポリ（エチレンテレフタレー
ト）のアニーリングされた捲縮繊維である。
これらの、及び更に他の目的が本発明により提
供される。
本発明により、アニーリング段階が少くとも
1100kPaの加圧下に飽和水蒸気を用いて実施され
ることを特徴とする、(1)延伸、(2)アニーリング、
(3)捲縮及び(4)乾燥の段階を含む、溶融紡糸ポリエ
ステル繊維トウの、改良された連続処理法が提供
される。この加圧水蒸気アニーリング法は、全く
新規であると信じられる程度に迄、望ましい性質
間の調和を改良した捲縮ポリエステル繊維の生産
を可能にする。得られる性質の組合せは、正確に
は、その製造条件及びポリエステルの組成によつ
て異なる。
本発明を更に添付してある図面によつて説明す
る。
図１は、本発明の方法に適した機器を図示的に
示したものである。
図２〜４は、本発明の水蒸気アニーリングした
繊維のＸ−線微細構造の詳細、即ち長周期間隔、
見掛微結晶大きさ及び結晶化度パーセントを示し
たグラフである。
図５は、相対粘度に対して引張強度及び表面ト
リマーをプロツトしたグラフである。
図１は、トウ１１は初めに通常機器１０で延伸
され、水蒸気室２０の入口と一直線上に並んでい
るローラー１２，１４によつてアニーリング帯に
供給され、そして水蒸気室２０中を、調節された
長さで、蒸気室出口と一直線に並んだ速度調整可
能な引張りローラー２２，２４によつて前進す
る。トウは次いで捲縮機３０において常法に従つ
て捲縮される。そこから捲縮トウ１１′は乾燥−
緩和炉４０に行き、そこで捲縮繊維は弛緩状態で
通常に乾燥する。加圧水蒸蒸気は、アニホールド
２１を経て蒸気室２０へ供給される。凝縮した水
は、凝縮水出口２３によつて蒸気室から除かれ
る。
フイラメント張力がアニーリング中、水蒸気室
の外側にあるローラーによつて調節されること
は、装置の説明から理解されよう。そしてアニー
リング中の、又は例えば加圧帯での伸長又は収縮
に関する議論はすべてこの意味であると理解され
るべきである。装置を特別に設計することによ
り、フイラメントに沿つた温度分布が変り、フイ
ラメントが収縮しようとする位置も変化する。そ
れ故、アニーリングは、１段より多くの段で起つ
ても良く、これらの段階で伸長及び／又は収縮量
が異なつてもよい。事実この様な一般以上のアニ
ーリングは、或る場合には、望ましいことが証明
されている。
我々は、少くとも約150psig（1100kPa）の圧力
に保たれた飽和水蒸気を用いて、ポリ（エチレン
テレフタレート）の延伸フイラメントを、緊張下
にそして捲縮の前にアニーリングすると思いがけ
ない有益な結果が得られることを発見した。加熱
ローラーで同程度の結晶化度及び収縮率に迄アニ
ーリングして製造した、同程度にアニーリングさ
れた捲縮糸と比較して、スチームアニーリングの
捲縮フイラメントは、予期しない異なつた微細構
造を伴なつて、その性質間の全体の調和がよりす
ぐれていることが発見された。
特許請求の範囲中、そして発明の説明の記載を
通し捲縮フイラメントの用語は、一般的に、普通
トウの形をした連続フイラメントだけでなく、ス
テープルフアイバー（Staple fiber）及びその製
品をも包含する。併し乍ら、ここに述べられてい
るパラメーターを測定するのは、スフよりもフイ
ラメントの方が容易である。
それ故、ポリ（エチレンテレフタレート）の捲
縮アニールされたフイラメントの好ましい製造法
は、実質的に完全に延伸されたフイラメントを、
その長さを約５％伸長から10％収縮の範囲に調節
し乍ら、少くとも約150psig（1100kPa）の圧力に
維持された水蒸気の加圧帯中を、少なくとも約
0.2秒間、そして好ましくは、同フイラメントの
実質的にその全部を、その水蒸気圧に相当する水
蒸気飽和温度迄加熱するのに充分な時間通し、同
フイラメントトウを、加圧領域から大気圧下に引
き出し、そこで同フイラメントは、その長さをな
お上記と同様に調節しながら、水の蒸発によつて
急速に100℃又はそれ以下に冷却し、場合によつ
て、捲縮に合う様に更に冷却し、冷却したフイラ
メントを捲縮し、そしてそれから捲縮フイラメン
トを約125℃未満、好ましくは110℃未満の温度で
乾燥しそして緩和することから成る。
冷却後、本発明のアニールされたフイラメント
は、例えばHittの米国特許第2311174号で示され
ている様なスタツフイングボツクス捲縮機中で従
来法で捲縮し、そして約125℃未満の温度で乾燥
し、弛緩する。余りにも高い温度は、本発明の利
点を失わせることがあり得る。
本発明のフイラメントは、実質的にポリ（エチ
レンテレフタレート）からなり、これは少くとも
約93％（ここでは重量％）の繰り返し基がジオキ
シエチレン及びテレフタロイル基からなる重合体
である。残りの基は、若しあるとすれば、イオン
性又は中性（イオン性染着座がない）コモノマー
基から成り、例えば５−ナトリウム−スルホイソ
フタロイル、ジオキシジエチレンエーテル、即ち
ジエチレングリコール（DEG）の誘導体、グル
タリル、これは例えばグルタール酸ジメチル
（DMG）から誘導される、及びポリ（エチレン
オキシド）の誘導体、例えば600の分子量を有す
るPEOが含まれる。
他の残存基として、４〜９の炭素数を有する直
鎖状脂肪族二酸、特にグルタリル、及びアジピ
ル、それにジエチレントリエチレン及びテトラエ
チレングリコールを含むグリコール類、400〜
4000分子量のポリ（エチレングリコール）、テト
ラメチレン及びヘキサメチレングリコール、4000
〜4000分子量のポリ（ブチレングリコール）、そ
して400〜4000分子量のエチレン／プロピレン及
びエチレン／ブチレングリコールのコポリエーテ
ル、（そしてこれらの混合物）も含むことが出来
る。
イオン性染着座を有する基、例えば５−ナトリ
ウム−スルホ−イソフタロイルを或る一定量迄、
中性量と共に含むことができる。本発明の新規フ
イラメントは、全て諸性質の全体の調和が、同様
な加熱ローラ処理フイラメントよりも優れてい
る、即ち改良されているということに特徴づけら
れるが、水蒸気アニーリング法によつて到達され
るこの改良の程度及び性格は、フイラメント中の
ポリエステルの化学組成によつて変化する。相対
粘度が25未満で、高い引張特性が望まれる編織用
途では、本発明の改良されたフイラメントは、少
くとも約1.5gpdのT7、少くとも約７そして一般
に約10gpdのＴ＋T7、更に10％未満の乾熱収縮
（196℃）を有する。本発明のこの様なフイラメン
トは、約3.8未満そして約1.8より大きい“Ｄ”数
によつて特徴づけられる染色性／配向度調和
（balance）そして好ましくは約20未満のトリマ
ー“Ｔ”数を有する。“Ｄ”数及びトリマー“Ｔ”
数は、以下に定義される様なものであり、普通に
測定される性質から誘導される。
本発明の好ましいフイラメント製品は、これら
意図された用途により、分類することができる。
強度が最も要求される場合は、本発明フイラメン
トは、少くとも97重量％のジオキシエチレン及び
テレフタロイル基を含む重合体からなる。残りの
基は、好ましくは、グルタリル、オキシ−ポリ
（エチレンオキシド）及びジオキシジエチレンオ
キシドからなる群から選ばれる。少量のイオン性
基（約0.3％迄の５−ナトリウムスルホイソフタ
レート）が随時存在していてもよい。
高強度フイラメントの好ましいグループは、少
くとも97％のジオキシエチレン及びテレフタロイ
ル基を持ち、イオン性染着座は実質的に無い重合
体から成り、更に上記の性質の調和に加えて、図
２中の領域HIJK又は図３の領域LMNOP又は
NOPQR内に入る結晶微細構造を有する。
分散染料による容易な染着性が第１の目的で、
しかも優れた引張性質及び低収縮率がなお重要な
時は、本発明のフイラメントは、少なくとも約３
％そして７重量％以下の中性（即ち、実質的にイ
オン性染着座が無い）有機ポリエステル基、特に
ジエチレングリコール、グルタレート、アジペー
ト、及び約4000未満の分子量を有するポリ（エチ
レンオキシド）からなる（又は誘導される）群か
ら選ばれる基を含む重合体からなる。本発明のこ
の様な共重合体のフイラメントは、少なくとも約
1.1のT7、少なくとも約５そして好ましくは約
7gpd未満のＴ＋T7、10％未満の乾熱収縮（196
℃）、約3.8未満そして約1.8より大きい“Ｄ”数、
好ましくは約20未満のトリマー“Ｔ”数、そして
少なくとも0.12の染着率（RDDR）によつて定義
される諸性質の間の改善された調和を有する。こ
の様な共重合フイラメントは、好ましくは、繊維
長を、約３〜10％の範囲で収縮させながら（供給
及び引取ローラーの速度が異なる）アニールす
る。この様なフイラメントは、ピリング防止、易
染性、引張性質及び熱安定性の組合せがすぐれて
おり、市販可能な共重合体フイラメントを提供す
る。
イオン的に改質され、カチオン染料染色可能な
本発明の改良フイラメントは、少くとも93％のジ
オキシエチレン及びテレフタロイル基、少くとも
1.3％の５−ナトリウム−スルホ−イソフタロイ
ル基及び０〜約４％（DEG不純物も含めて）の、
上に定義した他の中性基を含んでいる。この様な
フイラメントは、少なくとも約1.2gpdのT7、少
なくとも約5gpdのＴ＋T7及び上記重合体に対す
る様な“Ｄ”及びトリマー“Ｔ”数を有する。
好ましい93〜97％の共重合体及びイオン性三元
共重体は、図４の領域STUV内及び図３の領域
LMNOP内に入る結晶微細構造を有する。
本発明は、予測出来ない程すぐれた引張−染色
−収縮性質を有し、そして通常それと同時に捲縮
性が改善されそして環状トリマーの表面含量が低
下したフイラメントを提供することが出来る。
此処で使用する各種のパラメーター及びそれら
の測定方法を、以下に説明する。示される様に、
連続フイラメントについてこれらのパラメーター
を測定するのは、それから得られるスフについて
測定するよりも容易である。
工業的に製造されているトウはしばしば非常に
大きく、非常に大量の微細フイラメントを含んで
いるので、個々のフイラメント間及び同一フイラ
メントの長さ方向での変動が起るのは避けられ
ず、そのため、単一フイラメントの小片で測定し
た性質が、誤解を招くことがある。このために、
実際の操業では、複製を作る、即ち異なる場所の
異なるフイラメントで測定を繰り返し、トウ中の
フイラメント、又はスフ、又はそれからの糸条の
実際の全体にわたつて性質のより真実な姿を得
る。実施例の表に示してある諸性質考慮する時に
は、これらが工業界で実施されている多数の測定
の結果ではないこと思い出すべきである。かくし
て実施例中の性質間の小さな違いを詳細に検討し
ても、操作法の違いが、必らずこの性質の相違の
原因となるという意味では、はつきりした効果は
発揮しないかも知れない。しかし乍ら、我々は、
飽和水蒸気の圧力を、本発明の圧力範囲に迄上げ
ることにより、得られたフイラメントの諸性質の
調和が、実施例中の比較試験に示される様に改善
されることを発見した。特に本発明の残存収縮
は、他の同様な条件下では改善されない。かくし
て個々の収縮率測定は、１個のトウ内で、平均収
縮率の前後に２〜数％変動することがあるが、
我々は、平均収縮率が、飽和水蒸気を、例えば
120psig〜150psigと上げるのに従つて、有意に減
少することを発見した。個々の測定は、しかし乍
ら、他の個々の測定と比較して、全体としてのト
ウの平均値の改善を本当には反映していないかも
知れない。圧力を考慮される範囲内で150psig以
上に上げると、平均収縮率は減少するので、他の
条件を略々同様にしておけば収縮率が３〜６％の
最も特に望ましい範囲に入ることは、更に予測出
来る様になる。他の場所でも示した様に、ポリエ
ステルの化学組成によつては、圧力が150psig以
上に増加すると、或る特定の性質（その平均値）
が大きく、又はゆつくりと改善され得る。この様
にして、いくつかの共重合体の染色性は、実施例
のいくつかに示した様に、測定可能な程度で改善
され、一方ホモポリマーの染色性は、一般に同程
度には改善されない。
捲縮指数（Crimp Index）及び単繊維デニール
（DPF）
捲縮トウに約0.1gpdの荷重をかけて真直ぐに
し、0.5ｇのクリツプを66.6cm間隔で、真直ぐに
伸ばしたトウに取りつける。トウはそれから、
各々のグリツプから更に11.7cm離れた位置で切断
し、伸長長さ90cmの試料を得る。同試料を垂直に
下げ、クリンプの一方は自由にして捲縮長さ迄縮
ませる。約30秒後にクリツプからクリツプ迄の距
離を測定する。
クリンプ指数＝（66.6−Lc）／66.6×100
此処でLcは自由懸垂状態でのクリツプからク
リツプ迄の距離。
トウのデニールは、伸長長さ90cmの試料の重量
から計算する。単繊維の平均デニールは、トウデ
ニール及びトウ中の繊維数から計算する。
引張性質（Ｔ及びT7）
破断伸度強度（tenacity at break
elongation）（Ｔ）、及び７％伸度強度（tenacity
at7％elongation）（T7）は、インストロンを使
用して、10インチ（25cm）の長さの試料を、約75
〓（24℃）／65％RH（相対湿度）で、１分間当
り試料長さの60％の割合で引張るという従来法で
荷伸曲線を描きそれから決定する。これらは全て
gpd単位で与えられる。
屈曲寿命（Flex Life）
屈曲寿命は、0.3gpdの張力下、直径0.001イン
チ（0.025mm）の針金上で180゜の角度で単繊維を
くり返し屈曲させることにより測定する。デニー
ルが5dpfを超える時は、針金直径は0.003インチ
（0.075mm）にしなければならない。22個の単繊維
を同時に屈曲させる。屈曲寿命は、11番目の単繊
維が脱落する時の曲げサイクル数として定義され
る。この試験を繰り返す、即ち少くとも２セツト
の繊維を試験し、これらサイクル数の平均が、屈
曲寿命とされる。
DHS−乾熱収縮（196℃）
残留収縮は、好ましくは、そして最も正確に
は、捲縮乾燥したトウを切断せずに測定する。約
250デニールの繊維束の両端を結んで約30cmの長
さのループを構成する。約0.1gpdの荷重をかけて
捲縮を真直ぐにし、ループの長さを最も近いmmで
測定する。そのループをコイル状に巻いて、196
℃の熱風循環炉中に、張力をかけず自由に吊下
げ、30分間おく。冷却後、加熱前と同様に長さを
再測定する。
DHS（196℃）＝Ｌ−Ｆ／Ｌ×100％
ここで、Ｌ及びＦは、夫々最初と最終のループ
長さである。
切断された短繊維では、単一繊維又は約25本の
繊維束を、バーニヤ式スケールにつけてある固定
クランプと移動クランプの間に取りつける。充分
な張力をかけて、捲縮を真直ぐに伸ばし、そして
伸長長さを測定する。移動クランプを調節して、
張力を緩め、繊維を自由に収縮させる。装置を、
196℃の熱風循環炉に入れ30分間おく。冷却後、
繊維の伸長長さを測定し、上と同様にして収縮率
を測定する。
繊維の冷延伸が絶対起らない様に注意しなけれ
ばならない。
沸騰収縮率（Boil−off Shrinkage）（BOS）
沸騰収縮率（BOS）は、ピアツツア（Piazza）
及びリース（Reese）（米国特許（USP）第
3772872号）と同様に測定する。
密 度
ピアツツア及びリース（米国特許第3772872号）
の第３行又はASTM D1505−63Tを見よ。
結晶化度パーセント
密度がホモポリマーの結晶化度パーセント計算
のための望ましい基礎となる。艶消し剤含量の補
正をしてから、100℃ホモポリマーの不定形部分
の密度を1.335ｇ／c.c.、そして結晶密度を1.455
ｇ／c.c.として、これを基礎に結晶化度パーセント
を計算する。しかし、改良剤の量が増加すると、
共重合体の不定形部分及び結晶部分の密度は、ホ
モポリマーで用いた値とはかなり異なることがあ
り、それ故、この方法に基づいた結晶化度パーセ
ントの計算は間違うことがある。これは、特に共
重合体が改質剤を３％以上含むと、勿論改質剤に
よつて異なるけれども、特に起り易くなる。この
様な共重合体の結晶化度パーセントは、下式を使
用する結晶化度指数（Crystallinity Index）
（CI）から計算すべきである。
結晶化度パーセント＝0.676×CI
大きなトウは、特にフイラメントとフイラメン
トの間で、性質に大きな変動を示すことがあるの
で、CIの測定は、何度も繰り返し、間違つた結
果にならない様にすることが特に望ましい。
融 点
融点は、Du Pont1910走査型熱量計のついた
Dupont1090熱分析計を使用して、N2雰囲気中で
測定した溶融発熱ピークの温度として定義され
る。試料の大きさは、５±0.2mg、そして走査速
度は20℃／分であつた。
LPS−長周期（面）間隔
子午線小角Ｘ−線長周期ピークを、Kraky小角
Ｘ線カメラ（オーストリア、Graz−Strassgang、
Anton Paar KG製そしてN.J.Iselin、Siemen
Corpが販売）を使用して測定した。放射線は、
2.5×７mmの焦点を有するＸ−線管（Siemens
AG Cu4SK−Ｔ）によつて発生したCuKα
（Copper Ｋ−alpha）で、特にKratkyカメラと
使用出来る様に設計してある。放射線は、0.7mil
（18ミクロン）のNi箔で過してCuKβ放射線を
除き、CuKα放射線の90％を対称的に通過させる
様にセツトした単一チヤンネル式パルス高さ分析
計を使用してNaI（（T1）シンチレーシヨンカウ
ンターで検出した。パルス高さ分析（pulse−
height analysis）は、Ｘ−線管が発する連続放
射線の大部分を除去する。
試料は、切つてない捲縮トウを、Ｘ−線が通過
するのに充分な間隙（opening）を有する2.5cm四
方の枠に巻いて調製する。トウは充分な張力で巻
き、各繊維を必らず平行にそして繊維の厚さを均
一にする。切断した短繊維について測定する時
は、繊維の平行度が最大になる様に紡積して糸に
する。紡績糸製造では、機械的損傷、例えば繊維
構造を変えてしまうかも知れない冷延伸など受け
ない様に注意しなければならない。短繊維を使用
する際は、適当な対照試料を使用して、未切断ト
ウと紡績した短繊維糸の両方を試験し、紡績糸の
データを、未切断トウのそれに規格化する
（normalize）のに必要な補正係数を決定しなけ
ればならない。
巻付け後の試料厚さは、CuKα放射線の透過度
が1-1＝0.368に近ければ充分である。これによつ
て、回折強度が確実に、得られる最高値に近づく
様にする。約１ｇのポリエステル試料が、2.5cm
四方の試料ホールダー上で、望ましい透過度を与
える。
巻きつけた試料は、Kratkyカメラにとりつけ、
繊維が、垂直に（繊維軸を回析ベクトルと一致さ
せ、入射光と回析光を二分させる）なる様にす
る。Kratkyカメラは、垂直平面内で、Ｘ−線と
試料との交点によつて描かれる水平軸の周りを走
査する。
Ｘ−線管を45KV、20maで操作し、120μｍの
光線規定（beam−defining）スリツトを使用し
て、試料を、2θを0.025゜刻みで0.1゜〜2.0℃迄走査
する。データは、コンピユーター解析用にデイジ
タル化され、二次多項式への隙間嵌込法を使用し
て、スムースな曲線を作る。機器バツクグラウン
ドは、各点毎に、試料無しで測定した透過率Ｔを
掛けて得たバツクグランド走査値を差し引いて除
去する。補正因子、Ｃは透過率Ｔから下記式によ
り決められる。
Ｃ＝1.0／eTln（Ｔ）
ここでｅ＝2.71828、ln（Ｔ）はＴの自然対数
各データは、各点をＣ倍して補正される。この
ＣはＸ−線中の試料の量に対して補正してサンプ
ル毎のデータを、同一基盤におくものである。実
験が長期間にわたる時は、１個の試料を残してお
き、必要に応じて測定し、機器応答のドリフト
（drift、デールのズレ）を調べる。
長周期間隔、ｄはブラツグ（Bragg）の法則、
ｄ＝λ／2sinθを使用して計算する。ここでθは
子午線長期ピークの角位置（angular position）
であり、λは入射光の波長（1.54Å）である。
測定された長周期間隔は、しばしば実験法によ
つて異なる。例えば、写真フイルム法は、上に述
べた測角器（goniometer）法とはやや異なつた
結果を与えることがある。
他の方法は、下記の様に標準試料を作製し、上
記の測角器法と比較して補正することができる。
紡糸フイラメントは、１重量％以下の不純物例
えばジエチレングリコールを含む、相対粘度21の
ポリエチレンテレフタレートホモポリマーから製
造される。フイラメントは、空中で急冷
（quench）し、約1500ypm（1372ｍ／分）の速度
で4dpfに紡糸される。紡糸フイラメントは、水性
環境下に、基本的にはベイル（Vail、米国特許
第3816486号）に記載されている方法で、二段延
伸し、加熱ローラー上で定長下にアニールする。
延伸比は、ベイルのそれとは、いくらか異なり、
第１段階で均一な延伸を確実に実施し、最終的に
約6.3gpdの引張強度が得られる様に選択する。第
２段の延伸比は、約1.15が適当である。アニーリ
ングでは、２〜４％の糸長収縮が許される。アニ
ーリングローラーは加熱されて、最初はフイラメ
ントを乾燥し、それから177℃の温度に迄約1.5秒
間加熱する。アニールされたフイラメントは、水
で急冷（quench）し、スタツフアーボツクスで
捲縮し、そして空気中、無張力下に120℃で10分
間乾燥する。フイラメントは、アニーソングロー
ラー上に薄くリボン状に拡げ、熱処理の繊維間で
の均一性を最大にする。こうして得られたフイラ
メントは、上記の様に試験すると、120ÅのLPS
を有している。
ACS−結晶大きさ（Crystal Size）
見掛け微結晶大きさ（ACS）は、ブレイズ
（Blades）（米国特許第3869429号）の方法を少し
改良した方法で測定する。高強度のＸ−線源は、
Philips XRG−3100を使用し、これは長いそし
て微小な焦点を有する鋼製のランプ（tube）であ
る。回析は、θ−補償スリツト及びCKβ線を除
去するために石英製モノクロメーターを取り付け
たPhillips製単一軸測角器（goniometer）で解析
する。
回析された放射線は、0.025゜刻みの段階式走査
法で、各段階当り1.5秒間の計数時間で集められ
る。この様にして進められた数値データはコンピ
ユータで解析され、二次多項式への隙間嵌合法に
よつて、滑らかな曲線にする。
結晶性ポリエチレンテレフタレートフイラメン
トは、約18゜に極大を、そして約20゜に極小を有す
る明瞭な010回析ピークを示す。コンピユーター
は、多項二次式から、この極大と極小の位置を決
め、基線を、約20゜の極小位置から、回析図に10
〜14゜で接線的に入つてくる直線と定義し、半高
値でのピーク幅を測定し、ピーク拡幅の装置寄与
を補正し、そしてプレイズが述べている様にして
ACSを計算する様、プログラムが組まれている。
結晶化度指数（Crystallinity Index）
結晶化度指数（CI）は、ACSと同様に、回析
図から決められる。コンピユーターが、約11゜及
び34゜で接線的に回析図に入つてくる直線状の基
線を定義するようプログラムが組まれている。
CIはＡ×100／Ａ−Ｂと定義される。ここでＡはこの基
線上の18゜010ピークの強度であり、Ｂは、基線上
20゜極少の強度である。
CIは結晶化パーセントに関連している。これ
は、密度が1.3766から1.3916の範囲にある加熱ロ
ーラーアニール繊維の一連の標準品を作つて補正
する。TiO2の含量についても補正する。結晶化
度重量％は、従来は、非晶及び結晶の密度を、
夫々1.335及び1.455と見做して計算された。１次
回帰分析により、結晶化度重量パーセント＝
0.676×CI、相関係数0.97、そして交点が、ネグ
レジブルな0.1であることが示された。
相対粘度（RV）
相対粘度（RV）は、4.7w／ｗ％ポリマー濃度
の100ppm硫酸を含むヘキサフルオロイソプロパ
ノール溶液の粘度と同溶液の粘度との25℃におけ
る比である。
RDDR
DDR（分散性染料染着率）は、フランクフオル
ト（Frankfort）及びクノツクス（Knox）（米国
特許第4195051号、Col、13）によつて記載され
た様に測定する。RDDRは、DDRから、1.5dpf
の円形繊維の表面積−体積比に規格化して計算す
る。
RDDR＝DDR（DPF＝1.50）1/2
繊維が円形でない時は、表面積の増加を補償す
るための補正が更に必要になる。補正は又、染浴
中での収縮（即ち沸騰収縮、又はBOS）による
デニール増加に対しても行なつてよい。しかし乍
ら、本発明の繊維は、BOSが低く、この様な補
正は、通常微小である。
“Ｄ”数（“Ｄ”Number）
“Ｄ”e0.04（Ｔ＋T7）×（Ｔ＋T7）-1.06×e0.25(WMOD
)／RDDR
ここで、RDDR、HMOD、Ｔ及びT7はこの中
で定義される。
SCT−表面環状トリマー（含量）
0.5ｇの捲縮し、乾燥した繊維又はトウを正確
に秤量し、約15mlのスペクトル級
（Spectrograde）四塩化炭素中に、約75〓（24
℃）で約５分間漬す。混合物は、周期的に撹拌す
る。得られたトリマー溶液は、斗を使用して繊
維から分離し、そして繊維は更に約５mlの四塩化
炭素で洗う。溶液及び洗条液は一緒にし、合せた
体積を知る。トリマー濃度を、2860Åの吸収に基
づいた通常UV分光光度法によつて定量する。妨
害不純物、例えば2860Åに吸収を有する油剤成分
に対する補正が必要な場合もある。
補正標準は、トリマーを含む試料を塩化メチレ
ンからの再結晶を繰り返して、融点325〜328℃の
純粋トリマーを得て調製する。
“Ｔ”数（トリマー）
“Ｔ”数＝〔SCT（ppm）＋１〕
×e-0.2(T+T7)
トリマーの量は延伸比及び配向度と共に増加す
る。“トリマー”（Trimer）という用語は、一般
的に繊維表面上を覆う全ての低分子量重合体を表
わすのに使用されている。
重合体組成
実施例中の全ての重合物組成パーセントは、捲
縮繊維の分析に基づいたものであり、エチレンテ
レフタレート単位以外の重合体成分を意味する。
二酸改質剤に対して、特に断わらなければ、“組
成”はエチレン−二酸の繰り返し単位を重量パー
セントと定義する。例えばグルタル酸ジメチルコ
モノマー（DMG）から誘導されたフイラメント
に対して、ポリマー組成は、エチレングルタレー
トの重量％について定義したものである。アルコ
ール改質剤に対して、組成は、共重合体100ｇの
加水分解によつて生成するジアルコールのグラム
量として規定される。別に示すことがなければ、
実施例中の重合体組成は全て、0.3重量％のTiOz
を、艶消し剤として含有している。
WMOD
WMODは、重合体分子鎖中に入つている異物
基の全重量％である。異物“Foreign”とは、ジ
オキシエチレン及びテレフタロイル基以外の化学
種を指す。例えばグルタレート共重合体にとつ
て、異物種は、−CO−（CH2）3−CO−である。全
重量％には、重合反応で通常生成するジオキシジ
エチレンエーテル（DEG）が含まれる。
MDR−PRUD−TDR
これらの用語は、実施例中の表の中で使用され
ており、ローラー速度の比を意味する。
MDRは、水蒸気アニーリング加圧帯（図１の
水蒸気室２０）に供給される実質的に完全に延伸
されるフイラメントを製造するためにされる機械
延伸の比（Machine Draw Ratio）である。
PRUDは、水蒸気室の後の引張りローラー２
２の速度と水蒸気室の前の延伸ローラー１４の速
度との比である。
TDRは、全延伸比、即ちTDR＝PRUD×
MDRである。
本発明の方法で使用されるフイラメントは、当
業界で知られている方法であればどの方法によつ
て延伸しても良い。実質的には、ベイル（米国特
許第3816486号）によつて記載されている型の延
伸法が延伸フイラメントの供給に適している。第
１及び第２段階の延伸比は、重合体組成、紡糸配
向度、及び望ましい最終引張性質を基にして選択
される。一段階法も又適している。過剰な延伸比
は、低延伸比と比較して、延伸フイラメントの引
張強度には何の利点も生じない。しかし乍ら、延
伸比が過剰な時は、染色速度に逆効果を及ぼすこ
とが発見された。紡糸配向が如何なる水準で与え
られても、最適延伸比は、重合体組成及び相対粘
度に依存する。重合体の型及び紡糸配向の両方が
与えられた時の、最適延伸比を決定するのに或る
種の調整が必要であることは、当業界では既知の
ことである。
延伸されたフイラメント束は、前進し、水蒸気
室に、同室内部を望ましい大気圧以上の圧力に保
つた様に大きさを決めそして設計されたオリフイ
スを通つて入り、そして出て行く。
フイラメント束の厚さ及び形（例えば円形又は
リボン状）及び水蒸気室への滞留時間は、実質的
に全てのフイラメントが飽和蒸気温度に到達する
様調整される。約50000デニールのトウ束に対し
ては、直径0.125インチ（3.2mm）、長さ1.25インチ
（32mm）のオリフイスで充分である。滞留時間は、
約0.2〜約１秒間であることが出来る。少し滞留
時間、例えば0.2〜0.6秒は、表面トリマー含量を
最小にするのが望ましい時に好ましく、さもなけ
れば長い滞留時間が好ましい。
水蒸気は、水蒸気室内へ、その長さ方向に沿つ
て、例えばオリフイスから、水蒸気室の同側上部
に沿つたマニホールドに沿つて、実質的に均一に
供給することができ、この様にして、水蒸気噴射
延伸で要求される様に、入つて来る水蒸気がフイ
ラメントに真直ぐにぶつかるのを避けることが出
来る。この水蒸気室には、凝縮物の出口が取付け
てある。水蒸気供給系は、その大きさが決めら
れ、コントロールバルブ及びゲージがつけられ、
水蒸気室内の圧力を維持しそして測定可能な様に
する。フイラメントトウが水蒸気室を出ると、水
の蒸気によつて、常圧下約100℃又はそれ以下に
急速に冷却する。
トウはそれから捲縮機（Crimper）へ向う。繊
維の引張特性、特にT7、捲縮数及び捲縮高さ
（crimping maltitude）が、捲縮に入るトウの温
度及び捲縮機の内部温度に依存することはよく知
られている。過剰な温度はT7を低下させ、捲縮
数を高くして好ましくないことがあり得る。捲縮
機に入る前にトウを更に冷却することが必要な場
合もあり、捲縮機内部の温度は注意深く調節し、
最適状態にしなければならない。
適当な潤滑仕上剤を一般には、捲縮の前に塗布
する。以前から工業的に行なわれている加熱ロー
ラーアニーリング法では、アニーリングの前に、
延伸したフイラメント束から水を除くのに、かな
りの量のエネルギー及び時間を必要とする。本発
明は、この様な残存水の除去が不要な点が特に有
利である。
本発明の方法では、水蒸気圧力は、好ましくは
重合体の融点より高くなる約320psig（2300kPa）、
即ちれは約220℃の飽和温度に相当する、を超え
てはならない。これより高い温度は、フイラメン
ト特性に悪影響を与え、フイラメントの軟化温度
に近いために、操業性の問題を起す。低軟化点を
有する共重合体は、それに合せて、最大操業温度
を下げる。即ち、水蒸気圧力を下げることが必要
である。フイラメントが到達する最高温度は、水
蒸気領域中の水蒸気圧力に相当する凝縮温度であ
ることが好ましい。溢水および過熱以外の調節は
不要である。
最適のフイラメント染色性に到達するために、
アニーリング帯で少量の収縮（retration）、特に
共重合体では３〜10％収縮させることが必要であ
る。大きな収縮を許すと、操業性の問題そして引
張特性の低下に結び付くことがあり得る。
本発明によつて製造された水蒸気アニールフイ
ラメントが、どうして諸性質の組合せが改良され
るかは完全に理解されないけれども、非晶部の高
配向及び高易動性が同時に起つた新しい微細構造
に原因があり得ることは、理論づけられる。この
信念と一致して、同じ様な引張特性及び結晶化度
パーセントを有し、唯同じ様な条件下で他の加熱
法例えば加熱ローラーでアニールした繊維よりも
すぐれている、本発明の水蒸気アニールした繊維
は、Ｘ線で測定した長周期間隔（LPS−即ち繊維
軸に沿つて隣り合う結晶の中心間の平均距離）が
より大きいことが発見された。LPSが大きいとい
うことは、非晶部にあるポリマー鎖の固定点が広
く別れていることを意味する。これが恐らく非晶
部の易動性をより大きくしていると思われる。例
えば、工業的に加熱ローラーでアニールした高配
向性繊維のLPSは、通常約120Åであるのに対し、
飽和水蒸気でアニールし、上と同程度の結晶化度
及び収縮性を有する繊維は、一般に125〜150Åの
LPSを有する。
高結晶性、低収縮性の繊維は普通捲縮するのが
難しい。これは恐らく、捲縮高さを出すには捲縮
機中で、いくらかの収縮が必要なためである。水
蒸気−アニールした繊維が、捲縮後でも測定出来
る程度の低温度収縮性、即ち密度で示される様
に、結晶度が高いに拘らず、沸水収縮が大きい。
そして196゜で乾熱収率が低いことは驚くほどであ
る。容易な捲縮性及び測定可能なBOSの両者は、
恐らく同様に普通とは異なる微細構造のためと考
えられる。
中間結晶領域では、微小結晶、即ち結晶配置の
中での分子鎖セグメントの非常に小さな局部的な
集合が比較的自由であることが仮定される。微小
結晶は、低温では非晶性分子鎖セグメントの運動
を抑制するであろう。それによつて低温収縮性は
低下し、捲縮をより困難にする。しかし、それは
比較的低温度で溶融し、そしてそれ故高温での長
さ安定性には寄与しないであろう。微小結晶は、
非晶性分子鎖の易動性を低下させるので染色性を
も低下させることになろう。
本発明の水蒸気アニーリング法で、フイラメン
トを最初に加熱しそれから冷却する、その素早さ
が、得られる製品の微細構造を決定するのに重要
であろうというのは、あり得ることである。
本発明フイラメントの微細構造及びそれに伴な
う利点は、染着率及び繊維配向度を測定すると最
もよく認識される。染着率は、易動性と配向性の
両方を反映し、一方、引張強度とT7との合計、
即ちＴ＋T7は、配向性だけを直接反映する。こ
れら及びその他の構造に敏感な性質を検討するこ
とにより、本発明の効果を同定することが出来
る。
本発明の繊維は、改良された強度、熱固定後の
織編物収率を最大にする低い乾熱収縮率そして染
色コストを下げる高い染色率を含む諸性質の改良
された組合せを有する。更に本発明の一部のフイ
ラメントは、すぐれた捲縮性及び低濃度の環トリ
マーによつて、その改良された性質を反映してい
る。後者は加工を改善し、加工中に糸に析出する
ことが少い。
本発明の改良されたフイラメントは、非晶配合
性（即ちＴ＋T7）、非晶分子鎖易動性（即ち
RDDR）そして共重合体改質剤の重量％（即ち
WMOD）に関する座標によつて描かれる三次元
空間内の位置により記述することが出来る。これ
が、ここで我々が、上記３個のパラメーターを１
個の関数として上記の様に定義した、“Ｄ”数を
使用する理由であり、その価は、本発明の強力
な、低収縮性アニールフイラメントに対して約
3.8未満である。
本発明の水蒸気−アニーリングは、染着座を有
する共重合体、例えば重合体分子鎖中に、ナトリ
ウムスルホネート基を含む芳香族酸モノマー、例
えば５−ナトリウム−スルホ−イソフタル酸を含
むカチオン染料染色性ポリエステルに、特に予期
しない効果を示す。繊維中でのこの様な重合体に
よる反応性カチオン染料吸収性は、繊維中の反応
性部位の数によつて決まるが、一方1.6重量％の
部位反応性イソフタレートプラス中性のグルター
ル酸ジメチルを含む本発明の三元共重合体繊維
が、約３重量％のカチオン染着座を含む従来繊維
より高い染料吸収性を与えることが発見された。
この驚くべき効果は、同レベルの改質剤で染色
性を改善するか又は、少い改質剤を染色性を同程
度に維持するのに利用することが出来る。
中性コモノマーでのコモノマー含量に対する染
着速度の応答も、本発明による水蒸気−アニーリ
ングによつて得られる。グルタール酸ジメチル
（DMG）から誘導されるエチレングルタレート
を2.9％含む水蒸気−アニール繊維は、5.7％のエ
チレングルタレートを含む既知の繊維と、染着率
が全く同等であり、加えて実質的にすぐれた引張
特性を有することが発見された。一般に、共重合
体は、同様に改善された捲縮の発現及びホモポリ
マーで得られるよりも、低水準の表面環状トリマ
ーを示す。
平均して、本発明の水蒸気−アニールフイラメ
ントは、同じ基本重合体から製造され、同様な配
向性、結晶化度及び収縮性を有するローラーアニ
ールフイラメントよりも、約1.5倍高い染着率を
有する。
同じＴ＋T7では、水蒸気−アニールホモポリ
マーフイラメントは、同程度の収縮性を有するロ
ーラーアニールフイラメントよりも少い表面環状
トリマー（SCT）を有する。トリマー量は、一
般に延伸比、即ち配向度と共に増加する。
本発明のフイラメントは、衣料用単繊維デニー
ル（dpf）、好ましくは6.0dpf以下のマルチフイラ
メントトウ、並びに、太いカーペツト及び産業用
繊維又は糸条のトウから製造することも出来る。
フイラメントは、好ましくは太いトウの形に、
例えば約30000デニール以上に、そして特に約
200000デニール以上に合わせられる。フイラメン
トは、その断面の形には、何ら特別の制限は受け
ず、十字型、三つ葉型、Ｙ−型、リボン、ダンベ
ル型（dog bone）、帆立て貝型（scallopedoval）
及びその非円型断面並びに円型断面のフイラメン
トを含む。フイラメントは、捲縮連続フイラメン
ト、糸条は、、又はトウ、又は約0.75〜約６イン
チ（約20〜150cm）の通常のスフをはじめとして
如何なる長さのスフとしても使用されうる。
フイラメントは、その用途に従つて、所望の程
度に捲縮される。通常のスフへの利用に際して
は、フイラメントは好ましくは少くとも20の捲縮
指数を有する。
本発明を、以下の実施例で説明する。実施例に
は、比較試験の結果、即ち水蒸気なし、約
150psig以下、即ち、約1100kPa以下の圧力の飽
和蒸気を使用についても述べられ、得られた結果
の相異を示した。本発明による高圧水蒸気の使用
は、これが、一般に極端に多い本数であるフイラ
メントを効果的にそして急速に飽和水蒸気の温度
に迄加熱することを可能ならしめているが故に、
重要であると信じられる。この様なアニーリング
温度が考慮される時は、飽和水蒸気の圧力を上げ
て得ることのできる改良は、或る種重合体組成で
は、劇的と云える程大きく、その性質は、温度を
比較的少し上げただけで変えることが出来る。こ
れは例えば、実施例４の結果を比較すれば見るこ
とが出来る。
実施例 １
相対粘度約21のポリ（エチレンテレフタレー
ト）（不純物、0.5％ジエチレングリコール、
DEG）のフイラメントを、1500ypm（1372ｍ／
min）の速度で単繊維デニール（dpf）４に紡糸
し、収束する。得られたフイラメント数31500の
トウは、実質的に米国特許第3816486号〔ベイル
（Vail）〕に記載されているような型の方法を使
用して二段階で延伸し、延伸糸単繊維デニール
を、凡そ1.5dpfとする。得られたトウは最終段階
延伸ローラーから、加圧水蒸気室を、長さを調節
しながら0.4秒間で通過させ、常圧下に引き出し、
ここで尚同じ長さに調節しながら、約100℃に迄
急速に冷却する。トウはそれから70℃のスプレー
中を通し、0.3％濃度の油剤で処理し、スタツフ
アーボツクス式捲縮機を使用して、通常の方法で
水蒸気捲縮する。捲縮繊維は、緩和炉（relaxer
oven）中で実質的に無緊張下に、特に特定する
のでなければ90℃乾燥する。
加圧水蒸気アニーリング室は、長さが15インチ
（38cm）、内径が約1.4インチ（3.6cm）である。ト
ウの入口用及び出口用オリフイスは、直径0.125
インチ（3.2mm）長さが1.25インチ（3.2cm）であ
る。水蒸気は、水蒸気気室の内側上部に沿つたマ
ニホールドの側部に沿つて隙間のあるオリフイス
から水平に水蒸気室に入る。
表1Aには、アニーリング室に供給される飽水
蒸気の圧力以外は、実質的に同じ条件下に製造し
たフイラメントの性質が比較してある。第１項
は、水蒸気なしで行なつた対照例であり、第２及
び第３項は、1100kPa以下の高圧水蒸気を使用し
た対照例であり、一方第４及び５項は、本発明に
従つて実施されたものである。比較すると、特に
項目３及び４を比較すると、収縮性がかなり低下
しているものの、引張特性、染色性、表面トリマ
ー含量及び捲縮性などの諸性質間の調和がすぐれ
ていることが判る。微細構造上の相違が、本発明
の方法による製品の長周期間隔が大きく上昇して
いることによつて示されている。これは又、図２
及び図３のプロツトを比較しても判る。
更に、条件を変えて得た捲縮フイラメントの性
質の比較が表1Bに示してある。第１項は、表1A
の場合と同じであり、高い収縮性を除けば、諸性
質の組合せはすぐれている。第２及び第３項は、
高温乾燥以外は、同様な条件で製造されたもの
で、収縮性を下げる本方法が、引張特性及び染着
率を低下させることを示しており、そして第３項
は又表面トリマーが、かなりの量望ましくない程
度に増加することを示している。第４〜第７項
は、全て本発明によつて、延伸比（MDR）を変
え、アニーリング中の収縮（PRUD）を変えて
製造したもので、水蒸気アニーリングによつて得
ることのできる性質の組合が変ることを示してお
り、その全てが配向性と染着率との調和が非常に
すぐれていることを示している。第６〜７項は、
1.0％DEG及び0.2％TiO2を含み、単糸デニールが
3.2dpfの、1900ypm（1737ｍ／ｍ）の紡糸速度で
製造されたフイラメントから製造された。
略々同程度にアニーリングした、加熱ローラー
アニール製品と比較すると、本発明の水蒸気アニ
ーリング製品は、一般に表面トリマー含量が低
く、捲縮性が良くそして染着率が高い。
表1B、第４項において（90℃ではなくて）125
℃で乾燥した場合には、DPF1.45、T6.6gpd、
T72.7gpd、伸度14％、DHS（196℃）６％、
SCT180ppm、密度1.401ｇ／c.c.、RDDR0.035、
“Ｄ”数4.4そして“Ｔ”数28となつた。150℃で
乾燥すると、諸性質は、DPF1.47、T6.6gpd、
T72.0gpd、伸度16％、DHS6％、SCT565ppm、
密度1.397ｇ／c.c.、RDDR0.026、“Ｄ”数6.3そし
て“Ｔ”数は101となつた。これらの高い“Ｄ”
及び“Ｔ”数は、乾燥中、温度を低く維持するの
が何故望ましいかを示したものである。
更に表1Cには、本発明製品の微細構造パラメ
ーターが示してあり、図２及び３でそれがプロツ
トしてある。
上記ホモポリエステルフイラメントの相対粘度
は、18〜22の範囲にあり、大部分のアパレル製品
は普通この程度である。低粘度重合体を使用する
と、ポリエステルフイラメントの引張り特性が低
下し、例えば衣料用途の多くに一般に望ましくな
いことはよく知られている。しかしながら、引張
特性が低下すると、同時に屈曲寿命も低下し、そ
れから得られる布地のピリング性が低下する。こ
れは、例えば或る種の編物製品では非常な重要な
ことであり、しばしば引張特性低下の不利に目を
つぶつても優先されることがあり得る。従つて、
本発明の捲縮フイラメントの引張特性は、使用す
る重合体の相対粘度によつて影響を受ける。若し
低粘度重合体を使用してポリエステルフイラメン
トを製造すると、得られる水蒸気アニール捲縮フ
イラメントの引張特性は、それに相応して、粘度
だけが通常で、他は同様なフイラメントに対して
よりも低下することが期待される。かくして低ピ
リング性が重要な時には、フイラメントは、少く
とも93％のジオキシエチレン及びテレフタロイル
基、そして特に97％のこの様な基を有し、約９〜
14の相対粘度、約1.1gpdより大きい、好ましくは
1.2gpdより大きいT7、約5gpdより大きく、約
8gpd未満のＴ＋T7、約10％未満の乾熱収縮（196
℃）、約3.8未満で約1.8より大きい“Ｄ”数及び
約25未満の“Ｔ”数を有するポリ（エチレンテレ
フタレート）から成ることが好ましい。示される
様に、表面トリマー含量は、一般に通常粘度のフ
イラメントよりも高いことが期待される。この様
な引張特性（Ｔ＋T7）及び表面トリマー含量
（“Ｔ”数）の相対粘度への依存性は、図５にグラ
フで表わしてある。これらの関係は又数学的に
も、例えば
3.313.31ln（RV）−（Ｔ＋T7）0.1
として表わすことができる。
本発明による水蒸気アニーリングは、諸性質間
の調和が改善された捲縮アニールフイラメントを
提供するが故に、同方法は、染色性を改善しなが
ら、低分子量重合体の引張特性を幾分改善する方
法を提供し、低屈曲抵抗性、即ち耐ピリング性の
改善されたフイラメントをも提供する。それにつ
いては、以下の実施例に示す。
実施例 ２
ポリ（エチレンテレフタレート）ホモポリマー
（0.7％DEG、そして0.3％TiO2と0.2％テトラエチ
ル硅酸エステルを添加して、米国特許第335211号
（Mead及びReese）で教えている様に溶融粘度を
改善する）の約12の相対粘度及び単糸デニール
3.8dpfのフイラメントを、1810ypm（1655ｍ／
min）で紡糸し、集束する。繊維数33400の束を、
油剤散布帯で１段延伸する以外は、実施例１に記
載された様に処理する。
操作条件の比較のために、水蒸気なしでアニー
ルしたフイラメント及び指示圧で水蒸気アニール
したフイラメントの性質を表２に示した。引張特
性、収縮性、及び染着率が水蒸気−アニーリング
によつてかなり改善されているのが認められ、更
に屈曲寿命が低下し、耐ピリング性がすぐれてい
ることを示している。
DEG含量が非常に少いホモポリマーに対して
は、約150psig（1100kPa）又は更にそれ以上の高
い水蒸気圧が一般に使用され、望ましい低収縮
率、好ましくは８％以下の収縮率を得る。この様
な低収縮率は他の手段によつても得ることが出来
るが、以前には、この低収縮性が、ここに示す様
な諸性質と望ましい調和を保ちながら得られたこ
とはなかつた。同様に、少量の非イオン性改質剤
を含む共重合体は、あとで示すように、その収縮
性は、温度によつてかなり影響を受ける。
実質的に実施例１と同じ操作を用いて、以下の
実施例のフイラメントを、重合体組成及び操作条
件を表で討論し示してある様に変えながら製造し
た。いくつかの項では、紡糸速度は1900ypm
（1737ｍ／min）が使用された。
３％を超えるWMODを有する試料の多くは、
ベイル（米国特許第3816486号）によつて記載さ
れているのと同様な一般式の操置を使用して延伸
したが延伸の全ては第２段の油剤散布帯で起つ
た。延伸温度は最善の操作性が得られる様調整さ
れ、90〜98℃の範囲であつた。
共重合体の延伸操作性を良くするには、しばし
ば実験が必要なことは、当業界ではよく知られて
いる。
水蒸気アニーリング帯での、少くとも少量の、
約１〜２％の収縮（PRUD）が、最適な性質を
得るために一般に望ましい。織物に使用するフイ
ラメントに対しては、８％未満の乾熱収縮が好ま
しい。
実施例 ３
表−３では、重合体中のジエチレングリコール
（DEG）全含量が2.4重量％になる様にDEGをモ
ノマー原料に添加して得た高比率のジオキシ−ジ
（エチレンオキシド）を含有する重合体から製造
した捲縮フイラメントの性質を比較してある。フ
イラメントは相対粘度20の重合体からなる。第１
項は、水蒸気−アニーリングなしで製造した対照
試料であり、、充分に低い収縮性を有する。しか
し引張特性は低い。染色性はホモポリマーよりす
ぐれている。ホモポリマーを改質するのは、通常
染色性を上げんがためである。延伸条件がいく分
異なつている第１項及び第２項を比較すると、染
色性及び引張特性が改善されており、かくして水
蒸気アニーリングによつて諸性質の調和が改善さ
れているのが判る（第２項）。第２項は又、染色
性及び引張特性と調和及び捲縮指数でも、加熱ロ
ーラーアニール製品よりすぐれている。第３項及
び第４項は両者共飽和水蒸気の略々同じ圧力を使
用してアニールしたが、第４項は過剰延伸された
ので、その染色性は第３項より悪い。この様に最
適加工条件は、得られたフイラメントの性質を測
定しながら経験的に決めることが出来る。
第４項の引張特性が第１項よりもすぐれている
ことに注目すべきである。
実施例 ４
表４は、グルタン酸ジメチル（DMG）を加え
て約３％のエチレングルタレート（1.8％グルタ
リル基）及び不純物として1.2％DEG、それ故
WMODは29％、更に0.2％TiO2を含むポリ（エ
チレンテレフタレート）共重合体を、1900ypm
（1737ｍ／min）で、単糸デニール3.2dpf、相対
粘度20のフイラメントに紡糸し、それを更に実施
例１に記載されているのと実質的に同様に延伸、
アニーリング及び捲縮して得た、捲縮フイラメン
トの性質を比較したものである。代表的な捲縮フ
イラメントは246.5℃の融点を有していた。この
比較により、高圧水蒸気でアニーリングすると諸
性質が改善されることが示された。
第３項は、飽和水蒸気の温度が僅かに５℃高い
（183℃の代りに188℃）だけであるが、収縮率は
６％と第２項（10％）よりかなり改善されてお
り、一方第１項と第２項との収縮率の差は、温度
上昇が12゜もあるのに、それよりも小さい（12％
と10％）。第３項のLPS（126Å）が、第１項及び
第２項（114及び115Å）よりもかなり長く、微細
構造にかなり変化が起つていることを示し、注目
されよう。
実施例 ５
表５は、2.1％の分子量600のポリエチレンオキ
シド、及び1.0％DEG、従つて全WMODは3.0％、
及び0.2％TiO2を含むポリ（エチレンテレフタレ
ート）を、1900ypm（1737ｍ／min）で、単糸デ
ニール3.36dpf、相対粘度約22のフイラメントに
紡糸し、それを実質的に実施例１に記載されてい
る様に延伸、アニーリングそして捲縮して得た水
蒸気アニール捲縮フイラメントの有用な特性を示
したものである。代表的な捲縮フイラメントは、
253.1℃の融点を有していた。すぐれた染着率及
び低い収縮率が注目されうる。（同程度に）加熱
ローラーアニールした製品と比較して、水蒸気ア
ニールした製品は、低い表面トリマー含量、すぐ
れた“Ｄ”数及びすぐれた捲縮性を一般に有して
いる。
図２は、先の実施例からの本発明の項目に対す
るLPSとACSとの関係を示したものである。
ACS及びLPSが、線HK及びKJ以下に落ちてい
る項目は、185℃以下（150psig以下）のアニール
温度で製造されたものであり、高い残留収縮を有
するけれども、領域HIJKの外側に落ちた繊維
は、領域内の繊維と同じか、又はそれより悪い配
向性及び染着率間の調和を有する。これは、表中
の“Ｄ”数を比較すれば明らかである。
図３は、ACS対LPS比と１％以下のDEGを含
む項目に対する密度から計算した結晶化度重量％
との間の関係を示したものである。最善のフイラ
メントは領域LMNOPの中に入る。
本発明の水蒸気アニール繊維が異常に大きい非
晶質自由体積（染着率を上げる）を有し、更にす
ぐれた引張特性と低い残留収縮を有していると仮
定される。図２〜４のパラメーターが、微細構造
諸性質間のすぐれた調和を反映していると信じら
れる。
実施例 ６
表６は、DMGモノマーからの5.7％エチレング
ルタレート、3.5％グルタリル基及び0.7％DEG
（WMOD4.2％）、そして0.2％TiO2を含むポリ
（エチレンテレフタレート）からの相対粘度約20
の捲縮フイラメントの性質を比較したものであ
る。代表的な捲縮試料は242℃の融点を有してい
た。本発明により水蒸気−アニールしたフイラメ
ントはアニールしないフイラメント（第１項）及
び低圧飽和蒸気でアニールしたフイラメント（第
２項）の両者より、染色性が驚く程改良されてい
る。第２項目は、アニールしない製品（第１項）
より引張特性が改良されているが、収縮率は受け
入れない程高く、そしてLPSは、本発明により高
圧でアニールしたフイラメント（第３項及び第５
項）とは、微細構造が異なることを示している。
第４項は、引張特性が、第３及び第５項と比較
して低いけれども、これらの引張特性は、第１項
のと略々同じであり、しかも第４項の染着性はは
るかにすぐれており、本発明による水蒸気−アニ
ーリング法が、製品請求範囲以外の有用な製品を
も与え得ることを示している。
実施例 ７
表７は、4.6％の分子量600のポリエチレンオキ
シド（PEO）及び0.7％DEG（WMOD5.2％）及び
0.2％TiO2を含む、相対粘度約22のポリ（エチレ
ンテレフタレート）を、1900ypm（1737ｍ／min）
で紡糸してフイラメントを得、それをいくつかの
延伸比及びアニール収縮率で延伸、アニーリング
そして捲縮して得た捲縮フイラメントの有用な性
質を示したものである。捲縮トウの代表的なトウ
は251.9℃で溶融した。これらの、実施例５のフ
イラメントよりはるかに多量のPEOを含むフイ
ラメントは、諸性質、特に染着率が更に改善され
ている。
実施例 ８
表８は、指示された量のエチレンナトリウムス
ルホイソフタレート及びDEGそしてWMOD値を
含み、そして0.2％TiO2を含む２種類のカチオン
染料染色性のポリ（エチレンテレフタレート）共
重合体を、1900ypm（1737ｍ／min）で紡糸し、
実質的に同じ方法で製造した捲縮フイラメントの
性質を比較したものである。第３項と第４項を比
較すると、本発明による高アニーリング水蒸気圧
を使用することによつて、引張特性及び染色が改
善されていることが判る。代表的な捲縮試料は、
249.4℃の融点を持つており、一方第２項の試料
の融点は250.2℃であつた。微細構造の違いが、
本発明により製造されたフイラメントの高い値の
LPSによつて示されている。これらの結果を、次
の表の結果と比較するなら、本発明の水蒸気アニ
ーリングが、染色性を犠牲にすることなく、共重
合体含量を実質的に下げさせることができること
を示すだろう。
実施例 ９
表９は、相対粘度約17の、3.0％エチレンスル
ホイソフタレート（2.4％ナトリウムスルホイソ
フタロイル基）及び不純物として2.2％DEG
（WMOD4.5％）そして0.2％TiO2を含むカチオン
染色性共重合体を1900ypm（1737ｍ／min）で紡
糸し、実質的に同じ方法で製造した捲縮フイラメ
ントの性質の比較を示したものである。代表的な
捲縮試料は247℃の融点を有していた。第３項の
染色性が、アニールしていないフイラメント（第
１項）及び低水蒸気圧でのアニールフイラメント
（第２項）以上に改善されているのは、特に注目
される所である。飽和水蒸気の低圧でのアニーリ
ング（第２項）も又、アニールしていないフイラ
メント（第１項）以上に収縮性が増加する。第４
項に示される様に、アニーリング段階中の収縮を
大きくすると、特にすぐれた染着率が得られた。
第４項の収縮は12％であつたが、この染着性の増
大と共に引張特性が、いくらか失なわれた。それ
故10％又はそれ以下の収縮が一般に好ましい。第
３項は、引張特性と染色性のすぐれた調和を有
し、同様な加熱ローラーアニールフイラメントよ
り染着率が70％すぐれている。
実施例 10
表10Aは、1.6％のエチレンナトリウムスルホ
イソフタレート（1.3％ナトリウムスルホイソフ
タロイル基）2.4％のDMGからのエチレングルタ
レート（1.4％グルタリル基）及び不純物として
の1.3％のDEG、WMOD4.0％を含むカチオン染
色性共重合体の捲縮フイラメントの性質を比較し
たものである。代表捲縮試料は246.5℃の融点を
有していた。本発明によるフイラメントは、再び
染色性が改善されている。低圧での水蒸気アニー
リングは収縮率を上げる。LPSが又上昇し、微細
構造が異なつていることが示されている。
第５項の捲縮トウを、1.5インチ（38mm）のス
フに切断し、糸条に紡績し、それを編んで生地と
する。生地は、キヤリアーなしで、分散染料そし
てカチオン染料で沸騰下に染色し、2.5dpfの工業
生産されているカチオン染料染色性ポリエステル
スフ（E.I.DuPoni de Nemours and Company
製のType 64）の生地を染色したものと比較す
る。フイラメントの引張特性及び染着率を表10B
に示す。水蒸気アニールフイラメントによる染着
率及び染浴吸尽率が、市販繊維のよりもかなりす
ぐれているのが見られる。カチオン染率でさえ、
本発明の試験試料が、反応性染着座位が、市販繊
維より40％少いのに、よい高い吸尽率が得られた
ことは驚くべきである。
実施例６〜10の項目に対するLPSとACSとの
関係を図４に示した。本発明の項目は、領域
STVV内に入る。これらパラメーターの臨界性
（criticality）は、表から明らかである。領域内
の項目は、すぐれた染着率／配向性の調和及び低
収縮性を有する。
水蒸気圧の限界性は、略々同じ延伸比で製造さ
れた表10A第３項及び４項を比較することによつ
て明確に示される。第４項は、“Ｄ”数により示
される様な染着率／配向性の調和及び収縮性が非
常に著しく改善されたことを示している。
図２中の領域HIJK及び図４中の領域STVVの
LPS座標は、同じである（各々125〜150Åそして
124〜150A）が、WMOD3％のフイラメントに対
するACS座標軸は、約3.5Å移動する。コモノマ
ーの存在はACSをかなり増加させるがLPSにつ
いては僅かしか変えない。
次の表でポリマー組成、フイラメント強度Ｔ、
T7及びＴ＋T7は、少数点以下１桁で丸められて
いる。合計値とその成分との小さな喰い違い（例
えば0.1単位）は、測定した実際値からの計算に
対するこの数値マルメによつて説明される。この
ことは又、MDR値、アニーリングでのアンダー
ドライブ（underdrive）及びTDRにも当てはま
る。
The present invention relates to an improved method for annealing polyester filaments, and more particularly to novel microstructure and dyeability, strength, heated dimensional stability, crimp and low surface annular trimmers for fibers. It relates to improved methods that make it possible to produce products with improved harmony between properties. Polyester is the most commonly used synthetic material in textile yarns. Such yarns may consist of a relatively small number of continuous filaments and may be in the form of continuous filaments of relatively small denier, or they may be crimped staple fibers.
fibre, sometimes blended with other fibres, usually cotton or wool, in the form of a spun yarn produced by traditional spinning (i.e. twisting together). ing. Polyester staple fibers are generally produced by cutting or breaking large, sometimes million or more, extremely large tows containing large numbers of continuous filaments.
The processing of such tows requires techniques quite different from those normally used with continuous filament yarns. Until now, continuous filament tows have been spun at relatively low speeds to obtain filaments with relatively low orientation, which are unsuitable for weaving purposes as is, and which are then drawn and oriented. Polyester filaments have been manufactured from polyester filaments with increased density and thereby increased strength to suit clothing purposes. Such a method is shown in US Pat. No. 3,816,486 to Vail.
The industrially preferred drawn yarn was one obtained by drawing water-wet fibers. As also shown in Veil, when the shrinkage of the resulting product is higher than desired, this shrinkage can be reduced by annealing. To date, the industrially preferred annealing method has been to heat the fibers to temperatures well above the boiling point of water using heated rollers and with controlled tension. This method requires a large amount of heat to evaporate all the moisture from the fibers before the fibers can be raised to the desired annealing temperature. The annealed filament is then crimped in a stuffer-box crimper, such as that shown in US Pat. No. 2,311,174 to Hitt. The crimped fibers are then dried under mild conditions. It has long been desired to reduce the energy required by such methods. Furthermore, although the heated roller annealing method achieved the goal of reducing the shrinkage rate, it also reduced the dyeability, and depending on the conditions and the composition of the polymer constituting the fiber, it could affect other properties such as winding. Shrinkability and surface trimer content have been adversely affected. Thus, prior art polyester fibers
All have had advantages with some disadvantages, and until now this has been considered unavoidable. If the fibers were not annealed, the shrinkage would be too high for many applications, which is undesirable, but the dyeability would be superior to annealed fibers. It remains impossible to achieve both high dyeability and high tensile properties with the industrially practiced heated roller annealing method.
To improve one of these properties, a compromise must generally be made at some sacrifice of the other property. Similar opposing interactions are seen when attempting to optimize properties such as low shrinkage, crimpability, and low amounts of surface annular trimmers. Therefore, it is better to combine these characteristics as a whole,
That is, there is still a considerable need to find industrially viable methods that reduce the sacrifice of one or more properties in order to improve another. The objects of the present invention are strength, dyeability, and shrinkage rate,
and/or a method of annealing drawn filament tow of poly(ethylene terephthalate) to improve the match between fiber properties, including crimpability and/or low deposition on the surface of the annular trimmer. Another object is the improved products produced thereby. Yet another object of the invention is an annealed crimped fiber of poly(ethylene terephthalate) having a new and unexpected combination of microstructure and improved fiber properties. These and further objects are provided by the present invention. According to the invention, the annealing step at least
(1) stretching, (2) annealing, which is performed using saturated steam under a pressure of 1100 kPa;
An improved continuous processing method for melt spun polyester fiber tow is provided that includes the steps of (3) crimping and (4) drying. This pressurized steam annealing process allows the production of crimped polyester fibers with an improved blend of desirable properties to an extent that is believed to be entirely new. The combination of properties obtained depends precisely on the manufacturing conditions and on the composition of the polyester. The invention will be further illustrated by the accompanying drawings. FIG. 1 diagrammatically shows equipment suitable for the method of the invention. 2-4 show details of the X-ray microstructure of the steam annealed fibers of the present invention, i.e. long period spacing;
1 is a graph showing apparent crystallite size and percent crystallinity. FIG. 5 is a graph plotting tensile strength and surface trimmer versus relative viscosity. FIG. 1 shows that tow 11 is typically first drawn in equipment 10, fed to an annealing zone by rollers 12, 14 in line with the inlet of steam chamber 20, and conditioned through steam chamber 20. the length of which is advanced by adjustable speed tension rollers 22, 24 aligned with the steam chamber outlet. The tow is then crimped in crimper 30 in a conventional manner. From there, the crimped tow 11' dries.
It passes to a relaxation oven 40 where the crimped fibers are normally dried in a relaxed state. Pressurized steam is supplied to the steam chamber 20 via the anifold 21. Condensed water is removed from the steam chamber by a condensate outlet 23. It will be understood from the description of the apparatus that the filament tension is regulated during annealing by rollers outside the steam chamber. And any discussion of elongation or contraction during annealing or, for example, in a pressure band should be understood in this sense. The special design of the device changes the temperature distribution along the filament and changes the location at which the filament tends to contract. Therefore, annealing may occur in more than one stage, and these stages may have different amounts of elongation and/or contraction. In fact, such more than general annealing has proven desirable in some cases. We have found that annealing drawn filaments of poly(ethylene terephthalate) under tension and prior to crimping using saturated steam maintained at a pressure of at least about 150 psig (1100 kPa) yields unexpectedly beneficial results. I discovered that it can be done. Compared to a similarly annealed crimped yarn produced by annealing to a similar degree of crystallinity and shrinkage with heated rollers, the steam-annealed crimped filament has an unexpectedly different microstructure. In time, it was discovered that the overall harmony between its properties was greater. In the claims and throughout the description of the invention, the term crimped filament generally covers not only continuous filaments, usually in the form of tows, but also staple fibers and products thereof. . However, it is easier to measure the parameters mentioned here with filaments than with fabrics. Therefore, the preferred method for making crimped annealed filaments of poly(ethylene terephthalate) is to produce substantially fully drawn filaments.
At least approximately
The filament tow is withdrawn from the pressurized region to atmospheric pressure for 0.2 seconds, and preferably for a period sufficient to heat substantially all of the filament to a water vapor saturation temperature corresponding to its water vapor pressure. , the filament is then rapidly cooled by evaporation of water to 100° C. or below, with its length still adjusted as above, and optionally further cooled to suit the crimp. , crimping the cooled filament, and then drying and relaxing the crimped filament at a temperature of less than about 125°C, preferably less than 110°C. After cooling, the annealed filaments of the present invention are conventionally crimped in a stuffing box crimper, such as that shown in Hitt, US Pat. No. 2,311,174, and crimped at a temperature below about 125°C. Dry and relax. Too high a temperature may negate the benefits of the invention. The filaments of the present invention consist essentially of poly(ethylene terephthalate), which is a polymer in which at least about 93% (here by weight) of the repeating groups are dioxyethylene and terephthaloyl groups. The remaining groups, if any, consist of ionic or neutral (no ionic dye sites) comonomer groups, such as 5-sodium-sulfoisophthaloyl, dioxydiethylene ether, or diethylene glycol (DEG). Derivatives of glutaryl, which is derived from dimethyl glutarate (DMG), for example, and derivatives of poly(ethylene oxide), such as PEO with a molecular weight of 600, are included. Other residual groups include linear aliphatic diacids having 4 to 9 carbon atoms, especially glutaryl and adipyl, and glycols including diethylene triethylene and tetraethylene glycol, 400 to
4000 molecular weight poly(ethylene glycol), tetramethylene and hexamethylene glycol, 4000
Poly(butylene glycol) of ~4000 molecular weight, and copolyethers of ethylene/propylene and ethylene/butylene glycol (and mixtures thereof) of 400 to 4000 molecular weight can also be included. Up to a certain amount of groups with ionic dye sites, such as 5-sodium-sulfo-isophthaloyl,
Can be included with neutral amounts. The novel filaments of the present invention, all characterized by a better or improved overall blend of properties, than similar heated roller-treated filaments, are achieved by a steam annealing process. The extent and nature of this improvement will vary depending on the chemical composition of the polyester in the filament. In textile applications where relative viscosities are less than 25 and high tensile properties are desired, the improved filaments of the present invention have a T7 of at least about 1.5 gpd, a T+ T7 of at least about 7 and generally about 10 gpd, and even 10% It has a dry heat shrinkage (196℃) of less than 100℃. Such filaments of the present invention have a dyeability/orientation balance characterized by a "D" number less than about 3.8 and greater than about 1.8 and a trimmer "T" number preferably less than about 20. . “D” number and trimmer “T”
The numbers are as defined below and are derived from commonly measured properties. Preferred filament products of the present invention can be categorized according to their intended use.
Where strength is most required, the filament of the invention consists of a polymer containing at least 97% by weight of dioxyethylene and terephthaloyl groups. The remaining groups are preferably selected from the group consisting of glutaryl, oxy-poly(ethylene oxide) and dioxydiethylene oxide. A small amount of ionic groups (up to about 0.3% 5-sodium sulfoisophthalate) may optionally be present. A preferred group of high strength filaments consists of polymers having at least 97% dioxyethylene and terephthaloyl groups and substantially free of ionic dye sites, and in addition to the above harmonization of properties, Area HIJK or area LMNOP in Figure 3 or
It has a crystalline microstructure that falls within NOPQR. The first objective is easy dyeability with disperse dyes,
Yet when excellent tensile properties and low shrinkage are still important, the filaments of the present invention can be
% and up to 7% by weight of neutral (i.e., substantially free of ionic dye sites) organic polyester groups, particularly diethylene glycol, glutarate, adipate, and poly(ethylene oxide) having a molecular weight less than about 4000 (or derived from consisting of a polymer containing a group selected from the group The filaments of such copolymers of the invention are at least about
T 7 of 1.1, at least about 5 and preferably about
T+T 7 less than 7 gpd, dry heat shrinkage less than 10% (196
°C), a “D” number less than about 3.8 and greater than about 1.8;
It preferably has a trimer "T" number of less than about 20, and an improved blend of properties defined by a dye retention ratio (RDDR) of at least 0.12. Such copolymer filaments are preferably annealed with fiber length shrinkage in the range of about 3-10% (different speeds of the feed and take-off rollers). Such filaments have an excellent combination of anti-pilling, easy dyeability, tensile properties and thermal stability, providing commercially available copolymer filaments. The improved filament of the present invention, which is ionically modified and dyeable with cationic dyes, contains at least 93% dioxyethylene and terephthaloyl groups, at least
1.3% of 5-sodium-sulfo-isophthaloyl groups and 0 to about 4% (including DEG impurities).
Contains other neutral groups as defined above. Such filaments have a T 7 of at least about 1.2 gpd, a T+T 7 of at least about 5 gpd, and a "D" and trimer "T" number as for the above polymers. Preferred 93-97% copolymers and ionic terpolymers are within the region STUV of FIG. 4 and the region of FIG.
It has a crystalline microstructure that falls within the LMNOP. The present invention is able to provide filaments with unexpectedly good tensile-dye-shrink properties, and usually at the same time improved crimpability and reduced surface content of annular trimmers. The various parameters used here and their measurement methods will be explained below. As shown,
It is easier to measure these parameters on continuous filaments than on the resulting fabric. Since industrially produced tows are often very large and contain very large quantities of fine filaments, variations between individual filaments and along the length of the same filament are inevitable and therefore , properties measured on small pieces of a single filament can be misleading. For this,
In actual operations, replicates are made, ie, measurements are repeated on different filaments at different locations, to obtain a truer picture of the properties across the actual length of the filaments in the tow, or the yarns therefrom. When considering the properties shown in the Table of Examples, it should be remembered that these are not the result of numerous measurements carried out in the industry. Thus, detailed examination of small differences between properties in the examples may not have a significant effect in the sense that differences in operating methods are necessarily the cause of these differences in properties. . However, we
It has been discovered that by increasing the pressure of saturated steam to the pressure range of the present invention, the blend of properties of the resulting filaments is improved, as shown in the comparative tests in the Examples. In particular, the residual shrinkage of the present invention is not improved under other similar conditions. Thus, although individual shrinkage measurements may vary within a tow by a few percentage points around the average shrinkage,
We assume that the average shrinkage rate is saturated water vapor, e.g.
It was found that as the temperature was increased from 120 psig to 150 psig, it decreased significantly. Individual measurements, however, may not truly reflect the improvement in the average tow value as a whole compared to other individual measurements. As the pressure is increased above 150 psig within the considered range, the average shrinkage rate decreases, so that, other things being approximately the same, the shrinkage rate is within the most particularly desirable range of 3-6%. It becomes more predictable. As shown elsewhere, depending on the chemical composition of the polyester, certain properties (average
can be improved greatly or slowly. In this way, the dyeability of some copolymers is measurably improved, as shown in some of the examples, whereas the dyeability of homopolymers is generally not improved to the same extent. . Crimp Index and Single Fiber Denier (DPF) A crimped tow is straightened with a load of approximately 0.1 gpd, and 0.5 g clips are attached to the straightened tow at 66.6 cm intervals. Tou then
Cut an additional 11.7 cm from each grip to obtain a sample with an extended length of 90 cm. The sample is lowered vertically and one side of the crimp is left free to shrink to the crimp length. After about 30 seconds, measure the distance from clip to clip. Crimp index = (66.6−Lc)/66.6×100 Here, Lc is the distance from clip to clip in the free hanging state. The denier of the tow is calculated from the weight of the sample with an extended length of 90 cm. The average denier of a single fiber is calculated from the tow denier and the number of fibers in the tow. Tensile properties (T and T 7 ) Tensile properties at break
elongation) (T), and 7% elongation strength (T), and 7% elongation strength (T).
at7% elongation) (T 7 ) using an Instron to measure a 10 inch (25 cm) long sample, approximately 75
A stretching curve is drawn using the conventional method of pulling at a rate of 60% of the sample length per minute at (24°C)/65% RH (relative humidity) and then determined. These are all
It is given in gpd. Flex Life Flex Life is measured by repeatedly bending a single fiber at a 180° angle on a 0.001 inch (0.025 mm) diameter wire under a tension of 0.3 gpd. When the denier exceeds 5 dpf, the wire diameter must be 0.003 inch (0.075 mm). Bending 22 single fibers at the same time. Flexural life is defined as the number of bending cycles when the 11th filament falls off. This test is repeated, ie, at least two sets of fibers are tested, and the average of these cycle numbers is taken as the flex life. DHS - Dry Heat Shrinkage (196°C) Residual shrinkage is preferably and most accurately measured without cutting the crimped dried tow. about
Tie both ends of the 250 denier fiber bundle to form a loop approximately 30 cm long. Straighten the crimp by applying a load of approximately 0.1 gpd and measure the length of the loop to the nearest mm. Wind the loop into a coil, 196
Suspend freely without applying tension in a hot air circulation oven at ℃ for 30 minutes. After cooling, measure the length again as before heating. DHS (196°C) = L-F/L x 100% where L and F are the initial and final loop lengths, respectively. For cut short fibers, a single fiber or a bundle of about 25 fibers is mounted between a fixed clamp and a moving clamp on a vernier scale. Apply sufficient tension to straighten the crimp and measure the stretched length. Adjust the moving clamp,
Release the tension and allow the fibers to contract freely. equipment,
Place in a hot air circulation oven at 196℃ for 30 minutes. After cooling,
Measure the elongated length of the fibers and measure the shrinkage rate in the same manner as above. Care must be taken to ensure that cold stretching of the fibers does not occur. Boil-off Shrinkage (BOS) Boil-off Shrinkage (BOS)
and Reese (United States Patent (USP) No.
3772872). Density peer tours and leases (U.S. Patent No. 3772872)
See line 3 of or ASTM D1505-63T. Percent Crystallinity Density is the desired basis for calculating the percent crystallinity of homopolymers. After correcting the matting agent content, the density of the amorphous part of the 100℃ homopolymer is 1.335 g/cc, and the crystal density is 1.455.
Calculate the percent crystallinity on this basis as g/cc. However, as the amount of modifier increases,
The densities of the amorphous and crystalline portions of the copolymer can differ considerably from the values used for homopolymers, and therefore calculations of percent crystallinity based on this method can be incorrect. This is particularly likely to occur if the copolymer contains 3% or more of the modifier, although this will of course vary depending on the modifier. The percent crystallinity of such copolymers is determined by the Crystallinity Index using the following formula:
It should be calculated from (CI). Percent Crystallinity = 0.676 x CI Because large tows can exhibit large variations in properties, especially between filaments, CI measurements should be repeated many times to avoid misleading results. This is particularly desirable. Melting Point The melting point was determined using a Du Pont 1910 scanning calorimeter.
Defined as the temperature of the melting exothermic peak measured in a N2 atmosphere using a Dupont 1090 thermal analyzer. The sample size was 5±0.2 mg and the scanning speed was 20°C/min. LPS - Long period (area) spacing The meridional small angle X-ray long period peak was measured with a Kraky small angle
Made by Anton Paar KG and NJIselin, Siemen
Corp.) Radiation is
X-ray tube (Siemens
CuKα generated by AG Cu4SK-T)
(Copper K-alpha) and is specifically designed for use with Kratky cameras. Radiation is 0.7mil
A NaI ((T1) scintillator was measured using a single channel pulse height spectrometer set to pass through a (18 micron) Ni foil to exclude CuKβ radiation and symmetrically pass 90% of the CuKα radiation. pulse height analysis (pulse height analysis).
height analysis) eliminates most of the continuous radiation emitted by the x-ray tube. Samples are prepared by wrapping uncut crimped tow around a 2.5 cm square frame with sufficient opening for X-rays to pass through. The tow is wound with sufficient tension to ensure that each fiber is parallel and that the fiber thickness is uniform. When measuring cut short fibers, they are spun into yarn so that the parallelism of the fibers is maximized. In yarn production, care must be taken to avoid mechanical damage, such as cold drawing, which may alter the fiber structure. When using staple fibers, test both uncut tow and spun staple yarn using appropriate control samples to normalize the spun yarn data to that of uncut tow. The correction factor required for this must be determined. The thickness of the sample after winding is sufficient if the transparency of CuKα radiation is close to 1 -1 = 0.368. This ensures that the diffraction intensity approaches the highest value obtainable. Approximately 1g of polyester sample is 2.5cm
Give the desired transparency on the four sided sample holder. The wrapped sample is attached to the Kratky camera,
The fibers are made vertical (the fiber axis is aligned with the diffraction vector, and the incident light and the diffracted light are divided into two). The Kratky camera scans in a vertical plane about a horizontal axis described by the intersection of the X-rays and the sample. The X-ray tube is operated at 45 KV, 20 ma, and the sample is scanned from 0.1° to 2.0° C. in 0.025° 2θ increments using a 120 μm beam-defining slit. The data is digitized for computer analysis, using gap-fitting into quadratic polynomials to create smooth curves. The instrument background is removed by subtracting, for each point, the background scan value obtained by multiplying by the transmittance T measured without the sample. The correction factor, C, is determined from the transmittance T by the following formula. C=1.0/e T ln(T) where e=2.71828, ln(T) is the natural logarithm of T. Each data is corrected by multiplying each point by C. This C is for correcting the amount of sample in the X-ray and placing data for each sample on the same basis. If the experiment lasts a long time, leave one sample and measure it as necessary to check for drift in the instrument response. long period interval, d is Bragg's law,
Calculate using d=λ/2sinθ. Here, θ is the angular position of the meridian long-term peak.
where λ is the wavelength of the incident light (1.54 Å). The measured long period intervals often vary depending on the experimental method. For example, photographic film methods may provide somewhat different results than the goniometer method described above. In other methods, a standard sample is prepared as described below, and correction can be made by comparing it with the goniometer method described above. The spun filaments are made from a polyethylene terephthalate homopolymer with a relative viscosity of 21 containing up to 1% by weight of impurities such as diethylene glycol. The filament is quenched in air and spun to 4 dpf at a speed of approximately 1500 ypm (1372 m/min). The spun filaments are drawn in two stages in an aqueous environment essentially as described by Vail (US Pat. No. 3,816,486) and annealed to constant length on heated rollers.
The draw ratio is somewhat different from that of the bail,
The first stage is selected to ensure uniform stretching and to provide a final tensile strength of approximately 6.3 gpd. A suitable drawing ratio for the second stage is about 1.15. Annealing allows yarn length shrinkage of 2-4%. The annealing roller is heated to first dry the filament and then to a temperature of 177°C for about 1.5 seconds. The annealed filament is quenched with water, crimped in a stuff box, and dried in air at 120° C. for 10 minutes under no tension. The filament is spread into a thin ribbon on an Annie Song roller to maximize fiber-to-fiber uniformity of heat treatment. The filament thus obtained has an LPS of 120 Å when tested as described above.
have. ACS - Crystal Size Apparent crystallite size (ACS) is measured by a slight modification of the method of Blades (US Pat. No. 3,869,429). A high-intensity X-ray source is
A Philips XRG-3100 was used, which is a long and fine focus steel tube. Diffraction is analyzed with a Phillips single axis goniometer equipped with a θ-compensated slit and a quartz monochromator to remove CKβ radiation. The diffracted radiation is collected in a stepwise scan manner with steps of 0.025° and a counting time of 1.5 seconds per step. The numerical data advanced in this manner is analyzed by a computer and made into a smooth curve by gap fitting to a quadratic polynomial. Crystalline polyethylene terephthalate filaments exhibit distinct 010 diffraction peaks with a maximum at about 18° and a minimum at about 20°. The computer determines the positions of these maxima and minima from the polynomial quadratic equation, and sets the base line from the minimum position of approximately 20° to the diffraction diagram.
Defined as a straight line coming in tangentially at ~14°, measure the peak width at half-height, correct for the instrumental contribution of peak broadening, and do as described by Praise.
A program is set up to calculate ACS. Crystallinity Index (Crystallinity Index) Similar to ACS, the Crystallinity Index (CI) is determined from the diffraction diagram. The computer is programmed to define linear baselines that enter the diffraction diagram tangentially at approximately 11° and 34°.
CI is defined as A×100/AB. Here, A is the intensity of the 18°010 peak on this baseline, and B is the intensity of the 18°010 peak on this baseline.
20° has minimal strength. CI is related to percent crystallization. This is corrected by creating a series of standards of heated roller annealed fibers with densities ranging from 1.3766 to 1.3916. The content of TiO 2 is also corrected. Crystallinity weight % traditionally refers to the density of amorphous and crystalline materials.
Calculations were made assuming 1.335 and 1.455, respectively. By linear regression analysis, crystallinity weight percent =
0.676 × CI, correlation coefficient 0.97, and the intersection point was shown to be 0.1, which is negligible. Relative Viscosity (RV) Relative viscosity (RV) is the ratio of the viscosity of a hexafluoroisopropanol solution containing 100 ppm sulfuric acid at 4.7 w/w% polymer concentration to the viscosity of the same solution at 25°C. RDDR DDR (Dispersible Dye Retention) is measured as described by Frankfort and Knox (US Pat. No. 4,195,051, Col. 13). RDDR is from DDR, 1.5dpf
Calculated by normalizing to the surface area-volume ratio of a circular fiber. RDDR = DDR (DPF = 1.50) 1/2 When the fiber is not circular, further correction is required to compensate for the increase in surface area. Corrections may also be made for denier increases due to shrinkage in the dyebath (ie boiling shrinkage, or BOS). However, the fibers of the present invention have a low BOS, and such corrections are usually small. “D” Number “D”e 0.04 (T+T 7 )×(T+T 7 ) -1.06 ×e 0.25(WMOD
) /RDDR where RDDR, HMOD, T and T7 are defined therein. SCT - Surface Cyclic Trimer (Content) Accurately weigh 0.5 g of crimped, dry fiber or tow and place in approximately 15 ml of Spectrograde carbon tetrachloride, approximately 75〓 (24
℃) for about 5 minutes. The mixture is stirred periodically. The resulting trimer solution is separated from the fibers using a funnel, and the fibers are further washed with about 5 ml of carbon tetrachloride. Combine the solution and wash solution and find the combined volume. Trimer concentration is determined by conventional UV spectrophotometry based on absorption at 2860 Å. Corrections may be necessary for interfering impurities, such as oil components with absorption at 2860 Å. A correction standard is prepared by repeatedly recrystallizing a sample containing trimer from methylene chloride to obtain pure trimer with a melting point of 325-328°C. "T" number (trimer) "T" number = [SCT (ppm) + 1] xe -0.2 (T + T7) The amount of trimer increases with the drawing ratio and degree of orientation. The term "Trimer" is commonly used to describe any low molecular weight polymer coated on the fiber surface. Polymer Composition All polymer composition percentages in the examples are based on analysis of crimped fibers and refer to polymer components other than ethylene terephthalate units.
For diacid modifiers, unless otherwise specified, "composition" is defined as weight percent ethylene-diacid repeat units. For example, for filaments derived from dimethyl glutarate comonomer (DMG), the polymer composition is defined in terms of weight percent ethylene glutarate. For alcohol modifiers, composition is defined as the amount of dialcohol in grams produced by hydrolysis of 100 g of copolymer. Unless otherwise indicated,
All polymer compositions in the examples are 0.3% by weight TiOz
Contains as a matting agent. WMOD WMOD is the total weight percent of foreign groups in the polymer molecular chain. "Foreign" refers to chemical species other than dioxyethylene and terephthaloyl groups. For example, for glutarate copolymers, the foreign species is -CO-( CH2 ) 3 -CO-. Total weight percent includes dioxydiethylene ether (DEG), which is normally produced in polymerization reactions. MDR-PRUD-TDR These terms are used in the tables in the examples and mean the ratio of roller speeds. MDR is the Machine Draw Ratio taken to produce a substantially fully drawn filament that is fed to the steam annealing pressure zone (steam chamber 20 in FIG. 1). PRUD tension roller 2 after steam chamber
2 and the speed of the drawing roller 14 before the steam chamber. TDR is the total draw ratio, i.e. TDR=PRUD×
It is MDR. The filaments used in the method of the invention may be drawn by any method known in the art. Substantially, drawing methods of the type described by Beil (US Pat. No. 3,816,486) are suitable for supplying drawn filaments. The draw ratios for the first and second stages are selected based on the polymer composition, degree of spin orientation, and desired final tensile properties. One-step methods are also suitable. Excessive draw ratios do not result in any advantage in the tensile strength of the drawn filament compared to low draw ratios. However, it has been discovered that excessive draw ratios have an adverse effect on dyeing speed. Given any level of spin orientation, the optimum draw ratio depends on polymer composition and relative viscosity. It is known in the art that certain adjustments are necessary to determine the optimal draw ratio given both polymer type and spin orientation. The drawn filament bundle advances, enters and exits the steam chamber through an orifice sized and designed to maintain the desired superatmospheric pressure inside the chamber. The thickness and shape of the filament bundle (eg, circular or ribbon-like) and residence time in the steam chamber are adjusted so that substantially all the filaments reach the saturated steam temperature. For tow bundles of approximately 50,000 denier, an orifice with a diameter of 0.125 inches (3.2 mm) and a length of 1.25 inches (32 mm) is sufficient. The residence time is
It can be about 0.2 to about 1 second. Smaller residence times, such as 0.2 to 0.6 seconds, are preferred when it is desired to minimize surface trimer content, otherwise longer residence times are preferred. The steam can be supplied substantially uniformly into the steam chamber along its length, e.g. from an orifice, along a manifold along the ipsilateral top of the steam chamber, and in this way, the steam The incoming water vapor is prevented from hitting the filament directly, as required in jet drawing. This steam chamber is fitted with a condensate outlet. The steam supply system is sized, equipped with control valves and gauges,
The pressure in the steam chamber is maintained and measurable. When the filament tow leaves the steam chamber, it is rapidly cooled by water vapor to about 100° C. or less at atmospheric pressure. The tow then goes to a crimper. It is well known that the tensile properties of fibers, in particular T 7 , crimp number and crimping maltitude, depend on the temperature of the tow entering the crimp and on the internal temperature of the crimper. Excessive temperature can lower the T 7 and increase the crimp number, which is undesirable. It may be necessary to further cool the tow before entering the crimper, and the temperature inside the crimper should be carefully regulated.
Must be in optimal condition. A suitable lubricating finish is generally applied prior to crimping. In the heated roller annealing method, which has been used industrially for a long time, before annealing,
Removing water from drawn filament bundles requires significant amounts of energy and time. The present invention is particularly advantageous in that it does not require such removal of residual water. In the method of the invention, the water vapor pressure is preferably about 320 psig (2300 kPa) above the melting point of the polymer;
That is, it should not exceed, which corresponds to a saturation temperature of about 220°C. Temperatures higher than this adversely affect filament properties and cause runnability problems since they are close to the softening temperature of the filament. Copolymers with lower softening points will correspondingly lower the maximum operating temperature. That is, it is necessary to lower the water vapor pressure. Preferably, the highest temperature reached by the filament is the condensation temperature corresponding to the water vapor pressure in the water vapor region. No adjustments other than flooding and overheating are required. To reach optimal filament stainability,
A small amount of retration in the annealing zone is required, especially for copolymers, 3-10%. Allowing large amounts of shrinkage can lead to runnability problems and reduced tensile properties. Although it is not completely understood why the steam annealed filament produced according to the present invention has an improved combination of properties, it is due to a new microstructure with simultaneous high orientation and high mobility of the amorphous portion. It is theorized that this is possible. Consistent with this belief, the steam annealed fibers of the present invention have similar tensile properties and percent crystallinity and are superior to fibers annealed by other heating methods such as heated rollers only under similar conditions. The fibers were found to have a greater long period spacing (LPS - ie, the average distance between the centers of adjacent crystals along the fiber axis) as measured by X-rays. A large LPS means that the anchoring points of the polymer chains in the amorphous region are widely separated. This probably makes the amorphous part more mobile. For example, the LPS of highly oriented fibers industrially annealed with heated rollers is typically about 120 Å, whereas
Fibers annealed with saturated steam and with similar crystallinity and shrinkage are generally 125-150 Å
Has LPS. Highly crystalline, low shrinkage fibers are usually difficult to crimp. This is probably because some shrinkage is required in the crimper to develop the crimp height. Steam-annealed fibers exhibit high boiling water shrinkage despite high crystallinity, as indicated by measurable low-temperature shrinkage, ie, density, even after crimping.
The dry heat yield at 196° is surprisingly low. Both easy crimpability and measurable BOS
This is probably due to the unusual microstructure as well. In the intermediate crystalline region, microcrystals, ie very small local aggregations of molecular chain segments within the crystal arrangement, are assumed to be relatively free. Microcrystals will inhibit the motion of amorphous molecular chain segments at low temperatures. This reduces cold shrinkability and makes crimp more difficult. However, it will melt at relatively low temperatures and therefore will not contribute to length stability at high temperatures. Microcrystals are
Since the mobility of amorphous molecular chains is reduced, the dyeability will also be reduced. It is likely that in the steam annealing process of the present invention, the rapidity with which the filament is first heated and then cooled will be important in determining the microstructure of the resulting product. The microstructure of the filaments of the present invention and the advantages associated therewith are best appreciated when measuring dye coverage and fiber orientation. Dyeing rate reflects both mobility and orientation, while the sum of tensile strength and T7 ,
That is, T+T 7 directly reflects only the orientation. By examining these and other structure-sensitive properties, the effects of the present invention can be identified. The fibers of the present invention have an improved combination of properties including improved strength, low dry heat shrinkage to maximize fabric yield after heat setting, and high dyeing rates to reduce dyeing costs. Additionally, some of the filaments of the present invention reflect improved properties with superior crimpability and low levels of ring trimers. The latter improves processing and deposits less on the yarn during processing. The improved filament of the present invention has amorphous compoundability (i.e. T+T 7 ), amorphous molecular chain mobility (i.e.
RDDR) and the weight percent of the copolymer modifier (i.e.
It can be described by a position in a three-dimensional space described by coordinates with respect to WMOD). This is where we set the above three parameters to 1
This is why we use the “D” number, defined above as a function of
Less than 3.8. The steam annealing process of the present invention is applied to copolymers having dye sites, such as cationic dye-dyeable polyesters containing aromatic acid monomers containing sodium sulfonate groups, such as 5-sodium-sulfo-isophthalic acid, in the polymer molecular chain. shows particularly unexpected effects. The reactive cationic dye absorption by such polymers in fibers depends on the number of reactive sites in the fibers, whereas 1.6% by weight of site-reactive isophthalate plus neutral dimethyl glutarate It has been discovered that the terpolymer fibers of the present invention containing about 3% by weight of cationic dye deposits provide higher dye absorption than conventional fibers containing about 3% by weight of cationic dye deposits. This surprising effect can be used to improve dyeability with the same level of modifier or to maintain dyeability with the same level of modifier. The response of dyeing rate to comonomer content with neutral comonomers is also obtained by steam annealing according to the invention. Steam-annealed fibers containing 2.9% ethylene glutarate, derived from dimethyl glutarate (DMG), have a dye pick-up rate that is exactly comparable to known fibers containing 5.7% ethylene glutarate, and in addition is substantially dyed. It was discovered to have excellent tensile properties. In general, copolymers exhibit similarly improved crimp development and lower levels of surface cyclic trimers than are obtained with homopolymers. On average, the steam-annealed filaments of the present invention have about 1.5 times higher dyeing rates than roller-annealed filaments made from the same base polymer and having similar orientation, crystallinity, and shrinkage. At the same T+T 7 , a steam-annealed homopolymer filament has fewer surface annular trimmers (SCT) than a roller-annealed filament with comparable shrinkage. The amount of trimer generally increases with the draw ratio, ie, the degree of orientation. The filaments of the present invention can also be made from multifilament tows of single fiber denier (dpf) for clothing, preferably 6.0 dpf or less, as well as tows of thick carpet and industrial fibers or yarns. The filament is preferably in the form of a thick tow;
For example, above about 30,000 denier, and especially about
Can be adjusted to 200,000 denier or more. The cross-sectional shape of the filament is not subject to any particular restrictions, and may be cross-shaped, trefoil-shaped, Y-shaped, ribbon, dog bone, or scalloped.
and filaments thereof with non-circular cross-sections and circular cross-sections. The filament may be used as a crimped continuous filament, yarn, or tow, or as a staple of any length, including a conventional staple of about 0.75 to about 6 inches (about 20 to 150 cm). The filament is crimped to the desired degree according to its use. For typical fabric applications, the filaments preferably have a crimp index of at least 20. The invention is illustrated in the following examples. The examples include the results of comparative tests, i.e. without water vapor, approx.
The use of saturated steam at pressures below 150 psig, or about 1100 kPa, has also been described and shown to differ in the results obtained. The use of high-pressure steam in accordance with the present invention makes it possible to effectively and rapidly heat filaments, which are generally extremely large in number, to the temperature of saturated steam.
believed to be important. When such annealing temperatures are considered, the improvements that can be obtained by increasing the pressure of saturated steam can be dramatic for certain polymer compositions, the nature of which is You can change it by just raising it a little. This can be seen, for example, by comparing the results of Example 4. Example 1 Poly(ethylene terephthalate) with a relative viscosity of about 21 (impurities, 0.5% diethylene glycol,
DEG) filament at 1500ypm (1372m/
The fibers are spun and converged to a single fiber denier (dpf) of 4 at a speed of min). The resulting 31,500 filament tow was drawn in two stages using a method substantially of the type described in U.S. Pat. No. 3,816,486 (Vail) to reduce the drawn yarn monofilament denier. , approximately 1.5dpf. The obtained tow is passed from the final stage drawing roller through a pressurized steam chamber for 0.4 seconds while adjusting the length, and is pulled out under normal pressure.
Here, while adjusting the length to be the same, rapidly cool it to about 100°C. The tow is then passed through a spray at 70°C, treated with a 0.3% strength oil and steam crimped in the usual manner using a staff box crimper. The crimped fibers are processed using a relaxer.
Unless otherwise specified, dry under substantially no tension in an oven at 90°C. The pressurized steam annealing chamber is 15 inches (38 cm) long and approximately 1.4 inches (3.6 cm) in internal diameter. The tow inlet and outlet orifices are 0.125 in diameter.
inches (3.2mm) and 1.25 inches (3.2cm) long. Steam enters the steam chamber horizontally through gapped orifices along the side of the manifold along the inside top of the steam chamber. Table 1A compares the properties of filaments made under substantially the same conditions except for the pressure of the saturated steam supplied to the annealing chamber. Section 1 is a control example performed without steam, Sections 2 and 3 are controls using high pressure steam below 1100 kPa, while Sections 4 and 5 are control examples performed according to the present invention. It has been implemented. Comparisons, particularly items 3 and 4, show that, although shrinkage is considerably reduced, there is excellent harmony between properties such as tensile properties, dyeability, surface trimmer content, and crimpability. The microstructural differences are demonstrated by the greatly increased long period spacing of the products according to the method of the invention. This is also Figure 2
This can be seen by comparing the plots of FIG. Furthermore, a comparison of the properties of crimped filaments obtained under different conditions is shown in Table 1B. The first term is Table 1A
The combination of properties is excellent, except for high shrinkage. The second and third terms are:
Produced under similar conditions except for high temperature drying, this method of reducing shrinkage reduces tensile properties and dye retention, and Section 3 also shows that the surface trimmer significantly This indicates that the amount increases to an undesirable degree. Items 4 to 7 are all manufactured according to the present invention by changing the drawing ratio (MDR) and changing the shrinkage during annealing (PRUD), and have a combination of properties that can be obtained by steam annealing. All of these results indicate that the alignment and dyeing rate are in excellent harmony. Items 6-7 are:
Contains 1.0% DEG and 0.2% TiO2 , single yarn denier
It was produced from filaments produced at a spinning speed of 1900 ypm (1737 m/m) at 3.2 dpf. When compared to hot roller annealed products that are annealed to about the same extent, the steam annealed products of the present invention generally have lower surface trimmer content, better crimpability, and higher dye retention. 125 (instead of 90°C) in Table 1B, Section 4
When dried at °C, DPF1.45, T6.6gpd,
T 7 2.7gpd, elongation 14%, DHS (196℃) 6%,
SCT180ppm, density 1.401g/cc, RDDR0.035,
The number of “D” was 4.4 and the number of “T” was 28. When dried at 150℃, the properties are DPF1.47, T6.6gpd,
T 7 2.0gpd, elongation 16%, DHS6%, SCT565ppm,
The density was 1.397 g/cc, the RDDR was 0.026, the "D" number was 6.3, and the "T" number was 101. These high “D”
and the "T" number indicates why it is desirable to maintain low temperatures during drying. Additionally, Table 1C shows the microstructural parameters of the products of the invention, which are plotted in FIGS. 2 and 3. The relative viscosity of the homopolyester filament is in the range of 18-22, which is usually the range for most apparel products. It is well known that the use of low viscosity polymers reduces the tensile properties of polyester filaments and is generally undesirable for many clothing applications, for example. However, as the tensile properties decrease, the flex life also decreases and the pilling properties of the resulting fabrics decrease. This is of great importance, for example in certain knitted products, and can often be prioritized overriding the disadvantage of reduced tensile properties. Therefore,
The tensile properties of the crimped filaments of the present invention are influenced by the relative viscosity of the polymers used. If a low viscosity polymer is used to produce polyester filaments, the tensile properties of the resulting steam annealed crimped filaments are correspondingly lower than for similar filaments, with only the viscosity being normal. It is expected that Thus, when low pillability is important, the filament should have at least 93% dioxyethylene and terephthaloyl groups, and especially 97% such groups, and about 9-9% such groups.
Relative viscosity of 14, preferably greater than about 1.1 gpd
T 7 greater than 1.2gpd, greater than about 5gpd, about
T+T 7 less than 8 gpd, dry heat shrinkage less than approximately 10% (196
C), a "D" number of less than about 3.8 and greater than about 1.8, and a "T" number of less than about 25. As shown, the surface trimer content is generally expected to be higher than for normal viscosity filaments. The dependence of such tensile properties (T+T 7 ) and surface trimer content ("T" number) on relative viscosity is graphically represented in FIG. These relationships can also be expressed mathematically, for example, as 3.313.31ln(RV)-(T+ T7 )0.1. Since steam annealing according to the present invention provides crimp-annealed filaments with an improved blend of properties, the method is a method for somewhat improving the tensile properties of low molecular weight polymers while improving dyeability. It also provides a filament with low bending resistance, ie, improved pilling resistance. This will be illustrated in the examples below. Example 2 Poly(ethylene terephthalate) homopolymer (0.7% DEG, and the addition of 0.3% TiO 2 and 0.2% tetraethylsilicate ester to melt viscosity as taught in U.S. Pat. No. 335,211 (Mead and Reese) relative viscosity and single yarn denier of approximately 12
3.8dpf filament at 1810ypm (1655m/
min) and focus. A bundle of 33,400 fibers,
Processing is as described in Example 1, except for one stage of stretching in an oil spray zone. For comparison of operating conditions, the properties of filaments annealed without steam and those annealed with steam at indicated pressure are shown in Table 2. Significant improvements in tensile properties, shrinkage, and dye retention were observed by steam-annealing, further reducing flex life and indicating superior pilling resistance. For homopolymers with very low DEG content, high water vapor pressures of about 150 psig (1100 kPa) or even higher are commonly used to obtain desirable low shrinkage, preferably less than 8% shrinkage. Although such low shrinkage can be obtained by other means, this low shrinkage has not previously been achieved in the desired balance with the properties shown here. . Similarly, copolymers containing small amounts of nonionic modifiers have their shrinkability significantly affected by temperature, as will be shown below. Using substantially the same procedure as in Example 1, the filaments of the following examples were made with the polymer composition and operating conditions varied as discussed and shown in the table. In some terms, the spinning speed is 1900ypm
(1737m/min) was used. Many of the samples with WMOD greater than 3%
Stretching was performed using a general procedure similar to that described by Beil (US Pat. No. 3,816,486), but all of the stretching occurred in the second stage oil distribution zone. The stretching temperature was adjusted for best handling and was in the range of 90-98°C. It is well known in the art that experimentation is often required to improve the drawability of copolymers. in the steam annealing zone, at least a small amount of
A shrinkage (PRUD) of about 1-2% is generally desirable for optimal properties. A dry heat shrinkage of less than 8% is preferred for filaments used in textiles. Example 3 Table 3 shows a polymer containing a high proportion of dioxydi(ethylene oxide) obtained by adding DEG to the monomer raw material so that the total content of diethylene glycol (DEG) in the polymer was 2.4% by weight. The properties of crimped filaments prepared from The filament consists of a polymer with a relative viscosity of 20. 1st
This is a control sample made without steam-annealing and has sufficiently low shrinkage. However, the tensile properties are low. The dyeability is superior to homopolymers. The purpose of modifying homopolymers is usually to improve dyeability. Comparing Sections 1 and 2, which have somewhat different stretching conditions, it can be seen that the dyeability and tensile properties are improved, and thus the harmony of properties is improved by steam annealing (Section 1). Section 2). Item 2 is also superior to heated roller annealed products in dyeability and tensile properties as well as harmonization and crimp index. Term 3 and Term 4 were both annealed using approximately the same pressure of saturated steam, but Term 4 was overstretched so its dyeability was worse than Term 3. In this way, the optimum processing conditions can be determined empirically while measuring the properties of the obtained filament. It should be noted that the tensile properties of the fourth term are better than the first term. Example 4 Table 4 shows approximately 3% ethylene glutarate (1.8% glutaryl groups) with the addition of dimethyl glutarate (DMG) and 1.2% DEG as an impurity, hence
WMOD 29% poly(ethylene terephthalate) copolymer containing further 0.2% TiO2 , 1900ypm
(1737 m/min) into a single filament with a denier of 3.2 dpf and a relative viscosity of 20, which was further drawn substantially as described in Example 1.
The properties of crimped filaments obtained by annealing and crimping are compared. A typical crimped filament had a melting point of 246.5°C. This comparison showed that annealing with high pressure steam improved properties. In the third term, the temperature of the saturated steam is only 5°C higher (188°C instead of 183°C), but the shrinkage rate is 6%, which is much improved than the second term (10%). The difference in shrinkage rate between the first term and the second term is smaller (12%) even though the temperature rise is 12°.
and 10%). It is noteworthy that the LPS of the third term (126 Å) is considerably longer than the first and second terms (114 and 115 Å), indicating that a considerable change has occurred in the fine structure. Example 5 Table 5 shows that 2.1% molecular weight 600 polyethylene oxide and 1.0% DEG, so the total WMOD is 3.0%.
and 0.2% TiO 2 was spun at 1900 ypm (1737 m/min) into a filament with a single denier of 3.36 dpf and a relative viscosity of about 22, which was prepared substantially as described in Example 1. This figure illustrates the useful properties of steam-annealed crimped filaments obtained by drawing, annealing, and crimping. Typical crimped filaments are
It had a melting point of 253.1°C. An excellent dyeing rate and low shrinkage rate can be noted. Compared to hot roller annealed products (to the same extent), steam annealed products generally have lower surface trimmer content, better "D" numbers, and better crimpability. FIG. 2 shows the relationship between LPS and ACS for the items of the invention from the previous embodiments.
Items whose ACS and LPS fall below lines HK and KJ are those manufactured with annealing temperatures below 185°C (below 150 psig) and have high residual shrinkage, but fibers that fall outside the area HIJK has the same or worse alignment between the fibers in the region and the dyeing rate. This is clear by comparing the numbers "D" in the table. Figure 3 shows the weight percent crystallinity calculated from the ACS to LPS ratio and the density for items containing 1% or less DEG.
This shows the relationship between The best filament falls within the region LMNOP. It is hypothesized that the steam annealed fibers of the present invention have an unusually large amorphous free volume (increasing dye retention), as well as superior tensile properties and low residual shrinkage. It is believed that the parameters in Figures 2-4 reflect an excellent match between microstructural properties. Example 6 Table 6 shows 5.7% ethylene glutarate, 3.5% glutaryl groups and 0.7% DEG from DMG monomer.
(WMOD4.2%), and a relative viscosity of about 20 from poly(ethylene terephthalate) containing 0.2% TiO2
This is a comparison of the properties of crimped filaments. A representative crimped sample had a melting point of 242°C. Filaments steam-annealed according to the invention have surprisingly improved dyeability over both non-annealed filaments (section 1) and filaments annealed with low pressure saturated steam (section 2). The second item is a product that is not annealed (item 1)
Although the tensile properties are improved, the shrinkage is unacceptably high, and LPS is superior to the high pressure annealed filaments according to the invention (sections 3 and 5).
) indicates that the microstructure is different. Although the fourth term has lower tensile properties compared to the third and fifth terms, these tensile properties are almost the same as those of the first term, and the dyeability of the fourth term is much higher. This is excellent and shows that the steam-annealing method according to the invention can provide useful products beyond the product claims. Example 7 Table 7 shows that 4.6% polyethylene oxide (PEO) with a molecular weight of 600 and 0.7% DEG (WMOD 5.2%) and
Poly(ethylene terephthalate) containing 0.2% TiO 2 and having a relative viscosity of approximately 22 was heated at 1900 ypm (1737 m/min).
The present invention illustrates the useful properties of crimped filaments obtained by spinning filaments, which are then drawn, annealed, and crimped at several draw ratios and annealing shrinkage rates. A typical crimped tow melted at 251.9°C. These filaments containing a much higher amount of PEO than the filaments of Example 5 have further improved properties, especially the dyeing rate. Example 8 Table 8 shows two cationic dye dyeable poly(ethylene terephthalate) copolymers containing the indicated amounts of ethylene sodium sulfoisophthalate and DEG and WMOD values and containing 0.2% TiO2 . Spun at 1900ypm (1737m/min),
The properties of crimped filaments produced by substantially the same method are compared. A comparison of Sections 3 and 4 shows that the use of high annealing water vapor pressure according to the present invention improves tensile properties and dyeing. A typical crimped sample is
It had a melting point of 249.4°C, while the melting point of the second term sample was 250.2°C. The difference in microstructure is
The high value of the filament produced according to the invention
Indicated by LPS. Comparing these results with those in the following table will show that the steam annealing of the present invention can substantially lower copolymer content without sacrificing dyeability. Example 9 Table 9 shows 3.0% ethylene sulfoisophthalate (2.4% sodium sulfoisophthaloyl groups) and 2.2% DEG as an impurity, with a relative viscosity of about 17.
(WMOD 4.5%) and a cationic dyeable copolymer containing 0.2% TiO 2 was spun at 1900 ypm (1737 m/min) to compare the properties of crimped filaments produced in substantially the same manner. be. A representative crimped sample had a melting point of 247°C. It is particularly noteworthy that the dyeability in item 3 is improved over the non-annealed filament (item 1) and the filament annealed at low water vapor pressure (item 2). Annealing at low pressures of saturated steam (term 2) also increases shrinkage over unannealed filaments (term 1). Fourth
As shown in Section 1, particularly good dyeing rates were obtained when the shrinkage during the annealing step was increased.
The shrinkage of term 4 was 12%, but with this increase in dyeability some tensile properties were lost. Therefore, shrinkage of 10% or less is generally preferred. Item 3 has an excellent blend of tensile properties and dyeability, with dye coverage 70% better than similar heated roller annealed filaments. Example 10 Table 10A shows 1.6% ethylene sodium sulfoisophthalate (1.3% sodium sulfoisophthaloyl groups) 2.4% ethylene glutarate (1.4% glutaryl groups) from DMG and 1.3% DEG as impurities, WMOD4 This figure compares the properties of crimped filaments of cationic dyeable copolymers containing .0%. A representative crimped sample had a melting point of 246.5°C. The filaments according to the invention once again have improved dyeability. Steam annealing at low pressure increases the shrinkage rate. LPS is also increased, indicating that the microstructure is different. The crimped tow of item 5 is cut into 1.5 inch (38 mm) staples, spun into threads, and knitted into fabric. The fabric is dyed without a carrier at boiling temperature with disperse dyes and cationic dyes, producing 2.5 dpf of industrially produced cationic dye-dyed polyester fabric (EIDuPoni de Nemours and Company).
Compare with the dyed Type 64) fabric made by Manufacturer. Table 10B shows the tensile properties and dyeing rate of the filament.
Shown below. It can be seen that the dyeing rate and dye bath exhaustion rate of the steam annealed filament are considerably better than that of commercially available fibers. Even the cation dyeing rate
It is surprising that the test samples of the present invention had 40% fewer reactive dye sites than the commercially available fibers yet still achieved high exhaust rates. FIG. 4 shows the relationship between LPS and ACS for the items of Examples 6 to 10. The item of the present invention is the area
Enter STVV. The criticality of these parameters is clear from the table. Items within the region have excellent dye rate/orientation matching and low shrinkage. The limitations of water vapor pressure are clearly illustrated by comparing items 3 and 4 of Table 10A, which were made with approximately the same draw ratio. Item 4 shows that the dye coverage/orientation match and shrinkage as indicated by the "D" number were very significantly improved. Area HIJK in Figure 2 and area STVV in Figure 4
LPS coordinates are the same (125-150 Å and
124-150A), but the ACS coordinate axis for a filament with WMOD3% moves approximately 3.5 Å. The presence of comonomer increases ACS considerably but changes LPS only slightly. The following table shows polymer composition, filament strength T,
T 7 and T+T 7 are rounded to one decimal place. Small discrepancies (for example 0.1 unit) between the sum value and its components are accounted for by this numerical difference to the calculation from the measured actual value. This also applies to MDR values, underdrive in annealing and TDR.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
第１図は、本発明の方法に適した機器を図示的
に示したものである。第２図〜第４図は、本発明
の方法に従つて水蒸気アニーリングした繊維のＸ
−線微細構造の詳細、即ち長周期間隔、見掛微結
晶大きさ及び結晶化度パーセントを示したグラフ
である。第５図は、相対粘度に対して引張強度及
び表面トリマーをプロツトしたグラフである。
第１図において：１０……延伸及び延伸糸供給
装置、１１，１１′……トウ、１２，１４……ロ
ーラー、２０……水蒸気室、２１……マニホル
ド、２２，２４……引張りローラー、２３……凝
縮水出口、３０……クリンパー、４０……乾燥−
緩和炉。
FIG. 1 diagrammatically shows equipment suitable for the method of the invention. Figures 2-4 illustrate the X
- is a graph showing details of the line microstructure, namely long period spacing, apparent crystallite size and percent crystallinity; FIG. 5 is a graph plotting tensile strength and surface trimmer versus relative viscosity. In FIG. 1: 10...drawing and drawing yarn supply device, 11, 11'...tow, 12, 14... roller, 20... steam chamber, 21... manifold, 22, 24... tension roller, 23 ... Condensed water outlet, 30 ... Crimper, 40 ... Drying -
relaxation furnace.
Claims (1)
の工程を含む、溶融紡糸されたポリエステルフイ
ラメントトウの連続処理法において、アニーリン
グ工程を、少くとも1100kPaの圧力下に飽和水蒸
気を用いて実施することを特徴とする改良法。 ２ 延伸工程及び捲縮工程の間で、トウの長さを
約５％伸長から約10％収縮の範囲に調節する特許
請求の範囲第１項記載の方法。 ３ トウ長さを約３〜10％収縮する様に調節する
特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４ 延伸フイラメントを、少なくとも約0.2秒間
飽和水蒸気の加圧帯に曝す特許請求の範囲前記い
ずれかの項記載の方法。 ５ 延伸フイラメントを、飽和水蒸気の加圧帯
に、実質的にフイラメント全部を少なくともその
蒸気圧に相当する水蒸気飽和温度に迄加熱するの
に充分な時間曝す特許請求の範囲前記いずれかの
項記載の方法。 ６ 延伸フイラメントを、飽和水蒸気の加圧帯
に、約１秒未満曝す特許請求の範囲前記いずれか
の項記載の方法。 ７ 延伸フイラメントを、飽和水蒸気の加圧帯
に、約0.2〜0.6秒間曝す特許請求の範囲前記いず
れかの項記載の方法。 ８ アニーリングを２段階以上で行う特許請求の
範囲前記いずれかの項記載の方法。 ９ フイラメントに、アニーリング工程及び捲縮
工程の間で減摩用仕上げ剤の水溶液をスプレーす
る特許請求の範囲前記いずれかの項記載の方法。 １０ フイラメントを、緩和条件下に、約125℃
未満の温度で乾燥する特許請求の範囲前記いずれ
かの項記載の方法。 １１ フイラメントを、約110℃未満の温度で乾
燥する特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２ 実質的に完全に延伸された実質的にポリ
（エチレンテレフタレート）から成るフイラメン
トトウを、その長さを、約５％伸長から約10％収
縮の範囲に調節し乍ら、少なくとも1100kPaの圧
力に維持された飽和水蒸気の加圧帯を少なくとも
約0.2秒間で通過させ、該トウを、上記加圧帯か
ら大気圧下に引き出し、そこで、尚上記の長さ範
囲に調節し乍ら、同フイラメントを水の蒸発によ
つて急激に冷却し、冷却したフイラメントを捲縮
し、そして得られた捲縮フイラメントを約125℃
未満の温度で乾燥及び緩和することによつて、捲
縮され、アニールされたフイラメントを得る、特
許請求の範囲第１項記載の方法。 １３ フイラメントを更に捲縮以前に冷却する特
許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４ ポリエステルフイラメントが、実質的に全
て、ジオキシジエチレンオキシドを不純物として
含むジオキシエチレン及びテレフタロイル基から
なる特許請求の範囲前記いずれかの項記載の方
法。 １５ ポリエステルが少なくとも93重量％のジオ
キシエチレン及びテレフタロイル基を含む共重合
体であり、そしてイオン性染着座を有する単位を
実質的に含まない特許請求の範囲第１〜第１３い
ずれかの項記載の方法。 １６ 他のコモノマーの基が、グルタリル、分子
量4000未満のオキシ−ポリ（エチレンオキシド）、
アジピル及びジオキシジエチレンオキシドの１個
又はそれ以上の基である特許請求の範囲第１５項
記載の方法。 １７ ポリエステルが、少なくとも97重量％のジ
オキシエチレン及びテレフタロイル基を含む特許
請求の範囲第１５又は第１６項記載の方法。 １８ ポリエステルが、少なくとも93重量％のジ
オキシエチレン及びテレフタロイル基、少なくと
も1.3％のアニオン性染着座を含む芳香族基及び
約４％迄の中性有機基を含む特許請求の範囲第１
〜第１３いずれかの項記載の方法。 １９ アニオン性染着座を含む芳香族基が５−ナ
トリウムスルホネートイソフタロイル基である特
許請求の範囲第１８項記載の方法。[Claims] 1. A method for continuous processing of melt-spun polyester filament tow, including the steps of (1) drawing, (2) annealing, (3) crimping, and (4) drying, in which the annealing step is reduced. This is an improved method characterized by using saturated steam under a pressure of 1100kPa. 2. The method of claim 1, wherein the length of the tow is adjusted between about 5% elongation and about 10% shrinkage between the stretching and crimp steps. 3. The method according to claim 2, wherein the tow length is adjusted to shrink by about 3 to 10%. 4. A method according to any preceding claim, wherein the drawn filament is exposed to a pressurized zone of saturated steam for at least about 0.2 seconds. 5 The drawn filament is exposed to a pressurized zone of saturated steam for a time sufficient to heat substantially the entire filament to at least a steam saturation temperature corresponding to the steam pressure; Method. 6. A method according to any preceding claim, wherein the drawn filament is exposed to a pressurized zone of saturated steam for less than about 1 second. 7. A method according to any preceding claim, wherein the drawn filament is exposed to a pressurized zone of saturated steam for about 0.2 to 0.6 seconds. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the annealing is performed in two or more stages. 9. A method according to any preceding claim, wherein the filament is sprayed with an aqueous solution of an anti-friction finish between the annealing step and the crimp step. 10 Heat the filament under mild conditions at approximately 125°C.
A method according to any preceding claim, wherein the method is dried at a temperature of less than or equal to 11. The method of claim 10, wherein the filament is dried at a temperature less than about 110<0>C. 12 A substantially fully drawn filament tow consisting essentially of poly(ethylene terephthalate) is subjected to a pressure of at least 1100 kPa while its length is adjusted to between about 5% elongation and about 10% contraction. The tow is passed through a pressurized band of maintained saturated steam for at least about 0.2 seconds, and the tow is pulled from the pressurized band to atmospheric pressure, where the filament is removed, while still being adjusted to the length range described above. Cool rapidly by evaporation of water, crimp the cooled filament, and heat the resulting crimped filament to about 125°C.
2. A method according to claim 1, wherein the crimped annealed filament is obtained by drying and relaxing at a temperature below 13. The method of claim 12, wherein the filament is further cooled before crimping. 14. A method according to any preceding claim, wherein the polyester filament consists essentially entirely of dioxyethylene and terephthaloyl groups containing dioxydiethylene oxide as an impurity. 15. The polyester is a copolymer containing at least 93% by weight of dioxyethylene and terephthaloyl groups, and is substantially free of units having ionic dye sites, as described in any one of claims 1 to 13. the method of. 16 The other comonomer groups are glutaryl, oxy-poly(ethylene oxide) with a molecular weight of less than 4000,
16. The method of claim 15, wherein the group is one or more of adipyl and dioxydiethylene oxide. 17. The method of claim 15 or 16, wherein the polyester contains at least 97% by weight dioxyethylene and terephthaloyl groups. 18. Claim 1, wherein the polyester contains at least 93% by weight dioxyethylene and terephthaloyl groups, at least 1.3% aromatic groups containing anionic dye sites, and up to about 4% neutral organic groups.
- 13. The method according to any one of paragraphs 13 to 13. 19. The method according to claim 18, wherein the aromatic group containing an anionic dye site is a 5-sodium sulfonate isophthaloyl group.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US49126783A | 1983-05-04 | 1983-05-04 | |
| US491267 | 1983-05-04 | ||
| US590291 | 1984-03-16 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1230585A Division JPH02127536A (en) | 1983-05-04 | 1989-09-07 | Polyester filament |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6017123A JPS6017123A (en) | 1985-01-29 |
| JPH0210248B2 true JPH0210248B2 (en) | 1990-03-07 |
Family
ID=23951467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8793584A Granted JPS6017123A (en) | 1983-05-04 | 1984-05-02 | Improvement of polyester filament annealing and new product |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6017123A (en) |
| ZA (1) | ZA843361B (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59199813A (en) * | 1983-04-27 | 1984-11-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Production of easily dyeable polyester fiber |
-
1984
- 1984-05-02 JP JP8793584A patent/JPS6017123A/en active Granted
- 1984-05-04 ZA ZA843361A patent/ZA843361B/en unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59199813A (en) * | 1983-04-27 | 1984-11-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Production of easily dyeable polyester fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6017123A (en) | 1985-01-29 |
| ZA843361B (en) | 1985-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4704329A (en) | Annealed polyester filaments and a process for making them | |
| EP0125112B1 (en) | Improved process for annealing polyester filaments and new products thereof | |
| JP2733548B2 (en) | Low-shrinkage, high-strength poly (hexamethylene adipamide) yarn and method for producing the same | |
| EP0205960B1 (en) | Very low creep, ultra high moduls, low shrink, high tenacity polyolefin fiber having good strength retention at high temperatures and method to produce such fiber | |
| US3816486A (en) | Two stage drawn and relaxed staple fiber | |
| US3256258A (en) | Fibers | |
| JP2733547B2 (en) | High toughness high modulus polyamide yarn and method for producing the same | |
| JP2004509237A (en) | Method for producing poly (trimethylene terephthalate) staple fiber, and poly (trimethylene terephthalate) staple fiber, yarn and cloth | |
| EP1192302B2 (en) | Fine denier yarn from poly(trimethylene terephthalate) | |
| US4426516A (en) | Polyester fiber dyeable under normal pressure | |
| AU637153B2 (en) | Low shrinkage, high tenacity poly(epsilon-caproamide)yarn and process for making same | |
| US5139729A (en) | Process for making low shrinkage, high tenacity poly(epsilon-caproamide) yarn | |
| US3748844A (en) | Polyester yarn | |
| DE3782798T2 (en) | RUFFLING OF POLYESTER THREADS. | |
| US5106685A (en) | Process for manufacturing a smooth polyester yarn and yarn so obtained | |
| JPH0210248B2 (en) | ||
| KR900007650B1 (en) | Highly shrinkable acrylic filament yarn and process for producing the same | |
| KR100415708B1 (en) | Manufacturing method of polytrimethylene terephthalate yarn reducing noils and having excellent spinning workability and drawing workability | |
| KR830000392B1 (en) | Manufacturing method of mixed shrinkable polyester yarn | |
| DE69114134T2 (en) | IMPROVED NYLON FLAT YARNS. | |
| KR810001680B1 (en) | Deep-dyeing polyester spinning process | |
| KR810001779B1 (en) | Mutilobed feed yarn for texturing | |
| JPH07305225A (en) | Highly shrinkable polyester staple fiber and method for producing the same | |
| JPH06200439A (en) | Spontaneously stretchable polyester filament yarn having uneven denier and its production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |