(57)【要約】マルチフィラメントのポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンが提供される。このポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンは、少なくとも０．６の結晶配向関数および６５％から１１０％の間の破断時の伸びを有する。ポリ（トリメチレンテレフタレート）をマルチフィラメントヤーンに溶融紡糸すること；このヤーンを５０℃未満のヤーン温度まで冷却すること；およびヤーンの温度を５０℃未満のヤーン温度に維持しながら、冷却したヤーンを少なくとも約３５００ｍ／分の巻き取り速度で巻き取ることを含む、ヤーンを形成するための方法も開示されている。
2009521625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも約０．６の結晶配向関数および６５％から１１０％の間の破断時の伸びを有するポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンを含むヤーン。
【請求項２】
ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンが少なくとも約１２カロリー／グラム、１３カロリー／グラム、１４カロリー／グラムまたは１５カロリー／グラムの溶融熱を有する、請求項１に記載のヤーン。
【請求項３】
ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンが少なくとも約０．０５の初期複屈折を有する、請求項１または請求項２に記載のヤーン。
【請求項４】
ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンが多くても約２２％、約２０％、約１９％、約１８％または約１７％の初期ボイルオフ収縮を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のヤーン。
【請求項５】
ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンが初期ボイルオフ収縮に対して１０％、約８％、約６％または約５％少ない初期ボイルオフ収縮から３０日後のボイルオフ収縮を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のヤーン。
【請求項６】
ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンが約５０から約１００オングストロームの結晶性／非晶質相ラメラ周期性に対応する子午線の二点小角Ｘ線散乱パターンを有する、請求項１から５のいずれかに記載のヤーン。
【請求項７】
ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンが少なくとも２．５ｇ／デニール、少なくとも２．６ｇ／デニール、少なくとも２．７ｇ／デニールまたは少なくとも３．０ｇ／デニールのテナシティを有する、請求項１から６のいずれかに記載のヤーン。
【請求項８】
請求項１に記載のヤーンを含む、ヤーンパッケージ。
【請求項９】
ポリ（トリメチレンテレフタレート）を溶融紡糸すること；
溶融紡糸ポリ（トリメチレンテレフタレート）を冷却し、５０℃未満のヤーン温度を有するマルチフィラメントヤーンとすること；および
ヤーンを５０℃未満のヤーン温度に維持しながら、少なくとも約３５００ｍ／分の、少なくとも約３６００ｍ／分の、少なくとも約３７００ｍ／分の、少なくとも約３８００ｍ／分の、少なくとも約３９００ｍ／分のまたは少なくとも約４０００ｍ／分の巻き取り速度で５０℃未満のヤーン温度を有するマルチフィラメントヤーンを巻き取ること
を含む、ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンを形成するための方法。
【請求項１０】
ヤーンをヤーンパッケージの上に巻き取ることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ヤーンをヤーンパッケージから巻き出すこと；および
巻き出したヤーンを延伸しおよび仮撚すること
を更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
多くても２２の初期ボイルオフ収縮、初期ボイルオフ収縮に対して１０％少ない初期ボイルオフ収縮から３０日後のボイルオフ収縮、および６５％から１１０％の間の破断時の伸びを有するポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンを含むヤーン。
【請求項１３】
ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンが少なくとも１２カロリー／ｇの溶融熱を有する、請求項１２に記載のヤーン。
【請求項１４】
ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンが少なくとも２．５ｇ／デニールのテナシティを有する、請求項１２または請求項１３に記載のヤーン。
【請求項１５】
請求項１２に記載のヤーンを含む、ヤーンパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリエステルヤーンに関する。特に、本発明は、部分配向ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンおよびこのようなヤーンを製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジオールとジカルボン酸との反応生成物を縮合重合することにより調製されるポリエステルは、テキスタイルおよびカーペットでの使用に好適な連続マルチフィラメントヤーンに溶融押し出しが可能でありおよび紡糸可能である。紡糸後、このヤーンは、部分配向ヤーンパッケージを形成するためにパッケージ上に巻き取られ得またはヤーンを加熱および延伸して完全配向ヤーンを形成することにより直ちに更に加工され得る。
【０００３】
完全配向ポリエステルヤーンは、テキスタイルおよびカーペットを形成する方法において直接に使用され得る。しかしながら、部分配向ポリエステルヤーンは、テキスタイルまたはカーペットで使用する前に、例えばヤーンを延伸および熱固定することによるまたはヤーンを延伸−仮撚することによる更なる加工のために、別の場所に貯蔵および／もしくは出荷され得る。部分配向ヤーンは、延伸、仮撚および熱固定操作を一体化された方法で行うことができて、高コストの延伸−撚り操作の必要性を無くすることができるために、延伸もしくは引っ張り仮撚に好ましいヤーンである。
【０００４】
普通に使用されるポリエステルヤーンの連続マルチフィラメントポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）ヤーンは、多段階で製造され得る。マルチフィラメントＰＥＴの部分配向ヤーンは、第１の段階でヤーンパッケージ上に紡糸および巻き取りされ、第２の段階で、ヤーンパッケージから巻き出され、および仕上げられた形に引っ張られ、かさ高な延伸−仮撚されたマルチフィラメントヤーンに熱固定もしくは引っ張り−仮撚され得る。これらの２つの段階の間で、マルチフィラメントＰＥＴ部分配向ヤーンのパッケージは、第２の仮撚段階の加工条件および製品の品質にいかなる影響も及ぼさずに長期間貯蔵可能でありおよび高い温度で輸送可能である。
【０００５】
ポリ（トリメチレンテレフタレート）（ＰＴＴ）は、高弾性、柔らかい風合い、汚染抵抗および低弾性率を含む、テキスタイルおよびカーペット用途において望ましいいくつかの特性を有する最近商品化されたポリエステルである。ＰＥＴヤーンと異なり、従来の方法により製造されたマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンは、多数の実用的な問題を呈してきた。最も深刻な問題の一つは部分配向ヤーンの不安定性である。このヤーンの不安定性は、変形したヤーンパッケージ、時間の関数としてのヤーンの性質の変化、およびヤーンパッケージ上のヤーンの深さの関数としてのヤーンの性質の変化を含む種々の形で観察できる。これらの問題は、マルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンの有用性を制限してきた。
【０００６】
ＰＥＴマルチフィラメント部分配向ヤーンと対照的に、ＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンは、紡糸および巻き取り両方の直後ならびにヤーンをヤーンパッケージ上に巻き取った数時間または数日後にかなりの収縮傾向を有する。ＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンの収縮傾向は、ヤーンを収縮させる。収縮性のヤーンは、ヤーンパッケージがもはやチャックから脱着できないほど、ヤーンが巻き取られたヤーンパッケージを時に圧縮する。更に、長期間の貯蔵の間または輸送の間、ヤーンパッケージは、所望の形状を維持せず、深刻な巻き出し問題およびウスター値の極端な増加を引き起こす、硬い縁付きの出っぱりを形成する。ヤーンパッケージの重量を２ｋｇ未満まで制限することのみがＰＥＴ部分配向ヤーンの加工時には通常起こらないこれらの問題に対して解決策を提供する。しかしながら、２ｋｇ未満のヤーンパッケージは、貯蔵および出荷がより困難であり、ならびに以降の使用において極めて頻繁に置き換えを行わなければならないために、普通に使用される１０ｋｇから２０ｋｇのヤーンパッケージよりも望ましくない。
【０００７】
更に、ＰＥＴマルチフィラメント部分配向ヤーンと比較して、ＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンは、貯蔵の間に、エージングに関連する欠陥を大きく露呈するということが観察された。ＰＴＴ部分配向ヤーンの構造的な硬化が経時的に起こり、ヤーンの特性（例えば、ボイルオフ収縮および結晶化度）を経時的に変化させる。工業的使用は、ヤーンの以降の加工を連続的に実施することができるように、マルチフィラメントヤーンがこの特性を経時的に維持するということを要求している。
【０００８】
従来のポリエステル紡糸方法により製造される部分配向ＰＴＴマルチフィラメントヤーンは、従来のポリエステル巻き取り（紡糸）速度でヤーン中に誘起される比較的高い軸配向度により高い収縮度を有する傾向がある。マルチフィラメントＰＴＴポリエステル部分配向ヤーンの非晶質相中に誘起される軸配向は、ヤーンのエージングと共に非晶質相のエントロピー駆動の無組織化により失われ、ヤーンの収縮が生じる。比較として、３０００ｍ／分から３２００ｍ／分の通常の商用のポリエステル紡糸速度においては、ＰＥＴヤーン中では殆ど軸配向が誘起されず、ＰＥＴヤーンは収縮せず、およびＰＥＴ部分配向ヤーンパッケージは収縮安定性である。
【０００９】
マルチフィラメント部分配向ＰＴＴヤーンの収縮の問題を無くすのに使用される一つのアプローチは、米国特許第６，２８７，６８８号で示されているように、ヤーンの紡糸に使用される巻き取り（紡糸）速度を２６００ｍ／分以下に、例えば１６５０ｍ／分から２６００ｍ／分もしくは１０００ｍ／分から２０００ｍ／分に低下させることであった。低い巻き取り速度での紡糸は、非晶質相における低い軸配向度と、低い結晶度を有する部分配向ＰＴＴヤーンを製造する。得られるヤーンは、ヤーンのエントロピー駆動の再配向の結果として失われる可能性のある非晶質相の軸配向度が比較的低いので、３０００ｍ／分から３２００ｍ／分の従来の紡糸速度で紡糸されるマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンよりも収縮問題を起こすことは少ない。しかしながら、この方法は、かなりの収縮を更に起こすマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンを製造する。この方法は、必要とされる巻き取り速度でのヤーン製造速度が遅いことにより、商業的に実行可能でない。
【００１０】
マルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンの収縮問題を無くするのに使用されるもう一つのアプローチは、欧州特許出願第１２０９２６２Ａｌ号で示されているように、ヤーンをヤーンパッケージ上に巻き取る前にヤーンを５０℃から１７０℃の温度まで加熱することであった。熱処理はヤーン中に若干の結晶性を誘起し、巻き取り後のヤーンの収縮を低下させる。しかしながら、得られたヤーンは、収縮が全く取るに足りないほどに収縮を低下させるのに充分な結晶性配向を欠いている。この得られた部分配向ヤーンは、沸騰水収縮試験において４０％まで収縮し得る。
【発明の開示】
【００１１】
発明の要旨
一つの実施形態においては、本発明は、少なくとも０．６の結晶性配向関数および６５％から１１０％の間の破断時の伸びを有するマルチフィラメントポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンを含むヤーンに関する。好ましい実施形態において、このマルチフィラメントポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンは、初期ボイルオフ収縮に対して１０％以下の初期ボイルオフ収縮から３０日後のボイルオフ収縮を有する。
【００１２】
もう一つの実施形態においては、本発明は、ポリ（トリメチレンテレフタレート）を溶融紡糸すること；溶融紡糸ポリ（トリメチレンテレフタレート）を冷却し５０℃未満のヤーン温度を有するマルチフィラメントヤーンとすること；およびヤーンを５０℃未満のヤーン温度で維持しながら、少なくとも約３５００ｍ／分の巻き取り速度で５０℃未満のヤーン温度を有するマルチフィラメントヤーンを巻き取ることを含む、収縮安定性の部分配向ポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンを形成するための方法に関する。
【００１３】
なおもう一つの実施形態においては、本発明は、多くても２２％の初期ボイルオフ収縮；初期ボイルオフ収縮に対して１０％以下の初期ボイルオフ収縮から３０日後のボイルオフ収縮；および６５％から１１０％の間の破断時の伸びを有するポリ（トリメチレンテレフタレート）ヤーンを含む、ヤーンに関する。
【００１４】
発明の詳細な説明
本発明は、収縮を殆どもしくは全く起こさない部分配向ＰＴＴマルチフィラメントヤーンおよびこのようなヤーンを製造するための方法を提供する。本発明の部分配向ＰＴＴマルチフィラメントヤーンは、更なる加工のためにヤーンを紡糸した場所とは別の場所に貯蔵されまたは出荷され得る安定なマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンパッケージの製造において特に有用である。本発明によれば、マルチフィラメントのＰＴＴ部分配向ヤーンの軸配向をある点以上に増大させることによって、ヤーン収縮を増加させることに代わって収縮に抗してヤーンを安定化する高度に配向したミクロフィブリルヤーン構造が得られる。マルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンにおける収縮は、ヤーンの紡糸において迅速に誘起される軸配向およびそれに続く誘起された配向の弛緩によるので、部分配向ＰＴＴヤーンにおいて軸配向を増大することが収縮に抗してヤーンを安定化するということは、予期されないことであった。
【００１５】
更に、ＰＴＴマルチフィラメントヤーンをＰＴＴヤーンの冷結晶化温度以上で加熱し、引き続いて加熱されたＰＴＴマルチフィラメントヤーンを延伸することが、完全配向ＰＴＴマルチフィラメントヤーンの製造においてＰＴＴヤーンの結晶性、配向および安定性を著しく増加させることは知られているが、ヤーン中で完全配向を誘起し誘起された配向を熱固定せずにマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーン中で配向を増大させることが、収縮に抗してヤーンを安定化するということは予期されなかった。配向はヤーンの結晶性を著しく増加させずに非晶質相中にて増加されることが予期されたので、冷結晶化温度以上で熱をヤーンに加えずに部分配向ＰＴＴマルチフィラメントヤーンの軸配向を増加させることがヤーンを収縮に抗して安定化させるということは、特に驚くべきことであった。更に多くのヤーンが配向の弛緩に敏感であるので、非晶質相の配向の増加は、低収縮安定性の部分配向ＰＴＴマルチフィラメントヤーンを生じると予期された。
【００１６】
本発明においては、ＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンの配向は、ヤーンを紡糸し、ヤーンを熱固定せずに紡糸されたヤーンを少なくとも３５００ｍ／分の巻き取り速度で巻き取ることにより増加することができる。少なくとも３５００ｍ／分の巻き取り速度は、紡糸時に充分な紡糸線応力をヤーン上に生じて、ヤーンの配向および好ましくは結晶化および最も好ましくは結晶配向関数を増加させる。予期に反して、本発明のＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーン中に誘起される軸配向は、比較的安定であり、ヤーンは収縮を殆どもしくは全く起こさない。
【００１７】
本発明のＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンは、ヤーンのテナシティ（ｔｅｎａｃｉｔｙ）により測定されるように、３５００ｍ／分よりも低い速度で巻き取られるＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンよりも強いという更なる利点を有する。本発明のＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンのテナシティは、好ましくは２．５グラム／デニールより多く、更に好ましくは少なくとも２．６グラム／デニールおよび最も好ましくは少なくとも３．０グラム／デニールである。
【００１８】
定義
本明細書において、用語「複屈折」は、ファイバーまたはヤーンの全配向の尺度である。ここで全配向はファイバーまたはヤーンの結晶性相と非晶質相の組み合わされた配向の尺度である。ＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンの複屈折は、ＰＴＴファイバー中のファイバー異方性により引き起こされる光減速度量Γを回転石英補償板を用いる交差偏光子付き光学顕微鏡下で測定することにより求められる。Γを測定する場合、ファイバー試料は、相のコントラストを増加させるために消光位置の左または右に４５°回転される。３組の測定値を得、および平均値を示す。複屈折は、次の式：複屈折＝Γ／ｔを用いて光減速度量とファイバー直径ｔから計算される。
【００１９】
本明細書において、「ボイルオフ収縮」は、ヤーンの収縮度の尺度である。ボイルオフ収縮は、次の手順にしたがって測定され得る。周囲が１ｍの標準デニールのクリールを用いて、４５００デニールのヤーンかせを作製する。ヤーンのデニールを測定し、ヤーンをクリールの周りに巻き付けて４５００デニールヤーンかせを得るのに必要な回数を式：必要とされる巻き付け回数＝（４５００／［ヤーンデニール測定値］）により計算し、ならびにヤーンをクリールの周りに巻き付け回数の計算値だけ巻き付けることにより、４５００デニールヤーンかせを作製する。かせ上に５００ｇの荷重を掛け、およびかせの長さを測定することにより、初期かせ長さ（Ｌｉ）を測定する。次に、かせを重ね、ガーゼにより被覆して絡み合いを防止する。次に、重ねたかせを沸騰水浴中に３０分間入れ、その後浴から取り出し、および１５分間冷却させる。次に、かせに布を当てて乾燥し、およびかせ上に５００ｇの荷重を掛け、およびかせの長さを測定することにより収縮後のかせの長さ（Ｌｓ）を測定する。ボイルオフ収縮（％）は以下の式
【００２０】
【数１】
2009521625.tif 000003
により求められる。
【００２１】
本明細書において、「結晶性／非晶質ラメラ周期」は、小角Ｘ線散乱により測定されるミクロフィブリル構造中に垂直に配列されている結晶性および非晶質ラメラの平均長さとして定義される。
【００２２】
本明細書において、用語「結晶性配向」は、ヤーンまたはフィラメント中にヤーンまたはフィラメントの結晶性相により誘起される軸配向度として定義される。結晶性配向は、ヤーンまたはフィラメントの結晶性部分のヤーンまたはフィラメント中の配向度を含む。結晶性配向は、例えば絡み合い、結合または締め付けによってヤーンまたはフィラメント内で非晶質相を配向状態に保持することによりヤーンまたはフィラメントの結晶性相がヤーンまたはフィラメントの非晶質相中に誘起し得る配向度も含む。結晶性配向は、著しい弛緩に敏感でないヤーンまたはフィラメント内の配向度の尺度である。比較として、複屈折は、著しい弛緩に敏感であり、結晶性相によりヤーン内で配向保持されない非晶質相中の配向を含む、ヤーンまたはフィラメントの結晶性および非晶質相の全配向の尺度である。
【００２３】
本明細書において、用語「結晶配向関数」は、ヤーンまたはフィラメントの結晶性配向の尺度として定義される。結晶配向関数ｆｃは、広角Ｘ線回折計を用いてヤーンまたはフィラメントについて（０１０）反射強度Ｉ（α）の１５．６６°の２θ角度における方位角走査から測定される。走査される方位角αは０から９０°である。次に、結晶配向関数ｆｃは次式を用いて計算され得る。
【００２４】
ヤーン／フィラメント（０１０）反射の正弦二乗平均角度＜ｓｉｎ２α＞は延伸方向と共に行われる。
【００２５】
【数２】
2009521625.tif 000004
【００２６】
（０１０）反射の配向ｆ０１０は
【００２７】
【数３】
2009521625.tif 000005
により与えられる。
【００２８】
（０１０）は赤道反射であるので、
【００２９】
【数４】
2009521625.tif 000006
によりヤーン／フィラメントファイバー軸の配向の結晶配向関数に関連付けられる。
【００３０】
本明細書において、用語「結晶性」は、ヤーンの結晶化度（または画分％）の尺度である。結晶性は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）、例えばＰｅｒｋｉｎ−ＥｌｍｅｒＤＳＣ−７を用いて求められ得る。ヤーンの試料をアルミニウムパンに入れ、３０℃から２７０℃まで１分当り１０℃の速度で加熱する。ＰＴＴポリマーが添加ポリマー無しのホモポリマーである場合には約２２８℃で、ならびにＰＴＴポリマーがコモノマーまたは他のポリマーを含有する場合には約２１５℃から約２２８℃で融解吸熱の溶融熱（ΔＨ）をＤＳＣにより測定する。約７０℃から約１５０℃における吸収により示されるようにＤＳＣ走査が何らかの低温の低結晶化もしくは前融解発熱を示す場合には、溶融熱から測定される発熱を差し引いて、補正される溶融熱（ΔＨｃｏｒｒｅｃｔｅｄ）を得ることにより、測定される溶融熱は補正され得、低温の発熱がＤＳＣ走査により示されない場合には、ΔＨｃｏｒｒｅｃｔｅｄは、下記の式の目的には約２１５℃から２２８℃における、測定されるΔＨに等しい。試料の結晶性（％）は、以下の式
【００３１】
【数５】
2009521625.tif 000007
により計算され得る。式中、ΔＨｆは１００％結晶性ＰＴＴの溶融熱であり、３５ｃａｌ／ｇと定義される。
【００３２】
あるいは、溶融熱ΔＨは、ヤーンが完全に溶融するまで、融点以上の温度に、好ましくは２４５℃から２５５℃の温度にヤーンを加熱し、溶融ヤーンを約１６０℃から１８０℃の温度まで冷却し、次に冷却された溶融ヤーンを２７０℃の温度まで１分当り１０℃の速度で再加熱することによりすることにより測定され得る。融点からの再加熱時、溶融熱（ΔＨ）は、ＰＴＴポリマーが更なるポリマー無しのホモポリマーである場合には約２２８℃で、もしくはＰＴＴポリマーがコモノマーまたは他のポリマーを含有する場合には、約２１５℃から約２２８℃でＤＳＣにより測定される。溶融熱の発熱の測定の前にヤーンを融点以上に初めに加熱することは、低温の発熱を引き起こす結晶性を無くすので、低温の冷結晶化発熱に対して補正は必要とされない。パーセント結晶性は、ΔＨｃｏｒｒｅｃｔｅｄがΔＨに等しい、上記の式により求め得る。
【００３３】
ヤーンの結晶度は、またヤーンの密度に関連付けられる。特に、式：％結晶性＝Ｄｃ／Ｄｍ×［（Ｄｍ−Ｄａ）／（Ｄｃ−Ｄａ）］×１００％から、結晶性であるヤーンのパーセントを測定された密度から求めることができる。式中、Ｄｍは測定された密度であり、Ｄｃは１００％結晶性ヤーンの密度であり、ならびにＤａは１００％非晶質ヤーン（０％結晶性）の密度である。ＰＴＴヤーンに対してはＤｃ＝１．４４２およびＤａ＝１．２９５である。測定される密度Ｄｍは、密度／勾配管中で２３±０．１℃の温度で測定され得る。２つの濃度の臭化ナトリウムを使用して、試験対象の材料の予想される密度の範囲を決め得る。
【００３４】
本明細書において、用語「破断時の伸び」は、完全伸張における破断点での弛緩ヤーンの長さを超えるヤーンの長さのパーセント増加として測定される、引っ張り力により引き起こされる弛緩状態からヤーン破断までのヤーン中の長さの増加として定義される。破断時の伸びは、Ｓｔａｔｉｍａｔ引っ張り試験機でＡＳＴＭ（米国材料試験協会）法Ｄ２１０１により測定され得る。１０回の試験の平均を示す。
【００３５】
本明細書において、用語ＰＴＴヤーンの「溶融熱」は、単位重量のＰＴＴヤーンをＰＴＴの融点において固体状態から液体状態に温度を増加させずに転換するのに必要とされる熱量として定義される。ＰＴＴヤーンの溶融熱は、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を上述のように使用して測定され得る。
【００３６】
本明細書において、用語「初期」は、ヤーンまたはフィラメントの特性または測定値の記述に使用される場合、紡糸されているヤーンの２４時間以内に測定されるヤーンまたはフィラメントの特性または測定値として定義される。例えば、ヤーンの初期ボイルオフ収縮は、紡糸されているヤーンの２４時間以内に測定されるヤーンのボイルオフ収縮である。
【００３７】
本明細書において、用語ポリマーの「溶融紡糸」は、ポリマーを融点以上に加熱し、溶融ポリマーを１つ以上の紡糸口金から押し出すことによりポリマーを溶融するプロセスとして定義される。
【００３８】
本明細書において、用語「部分配向ヤーン」は、完全配向ヤーンよりも低い結晶性、通常４５から５０％未満の結晶性であることを示す、中間から高い伸張性を有する、好ましくは６５％以上の破断時の伸びを有するポリマーフィラメントのヤーンとして定義される。部分配向ヤーンは、通常、ガラス転移温度もしくは冷結晶化温度以上に加熱されたことがなく、加熱しながら延伸したヤーンである。
【００３９】
「部分配向ＰＴＴヤーン」または「ＰＴＴ部分配向ヤーン」は、本明細書において、ＡＳＴＭ法Ｄ２１０１により測定して６５％以上の破断時の伸びを有するＰＴＴポリマーから形成されるヤーンとして定義される。
【００４０】
「ＰＥＴ」は、本明細書において、ポリ（エチレンテレフタレート）を意味する。
【００４１】
「ＰＴＴ」は、本明細書において、ポリ（トリメチレンテレフタレート）を意味する。
【００４２】
「ＰＴＴポリマー」は、本明細書において、少なくとも８５重量％のＰＴＴと１５重量％までのコモノマーを含有するポリエステルポリマーとして定義され；他のポリマーは、ＰＥＴ、ポリブチレンテレフタレート、およびナイロンを含み；添加物、例えば触媒、安定剤、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、着色剤、着色剤吸収変成剤、光安定剤、有機ホスファイト、増白剤およびマット化剤；またはこれらの混合物を含む。
【００４３】
「ＰＴＴヤーン」は、本明細書において、少なくとも８５重量％のＰＴＴと１５重量％までのコモノマーまたは他のポリマーを含有するポリエステルヤーンとして定義される。
【００４４】
本明細書において、ヤーンまたはフィラメントを参照しての用語「収縮安定性」および「収縮を殆どもしくは全く起こさない」は、ヤーンまたはフィラメントが多くても２２％の初期ボイルオフ収縮を有し、ならびに初期ボイルオフ収縮に対して１０％以下の初期ボイルオフ収縮から３０日後のボイルオフ収縮を有するということを意味すると定義される。
【００４５】
本明細書において、用語「巻き取り速度」は、ヤーンを紡糸口金から巻き取る巻き取り機構の速度として定義される。巻き取り機構は、好ましくはロールまたはロールの組であり、最も好ましくはゴデットロールである。しかしながら、これはヤーン紡糸の分野で従来のいかなる紡糸巻き取り機構でもよい。
【００４６】
本明細書において、用語「テナシティ」は、ヤーンの強度の尺度である。テナシティは、ＡＳＴＭ法Ｄ２１０１によりＳｔａｔｉｍａｔヤーン引っ張り試験機を用いて測定され得る。１０回の試験の平均を示す。
【００４７】
収縮安定性の部分配向ＰＴＴヤーンの製造方法
本発明による収縮を殆どもしくは全く起こさないＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンは、ポリ（トリメチレンテレフタレート）を溶融紡糸すること、溶融紡糸ＰＴＴを冷却し、５０℃未満のヤーン温度を有するマルチフィラメントヤーンとすること、およびヤーンを５０℃未満のヤーン温度に維持しながら、少なくとも約３５００ｍ／分の巻き取り速度でマルチフィラメントヤーンを巻き取ることにより製造され得る。紡糸ヤーンを少なくとも３５００ｍ／分の速度で巻き取ることによって、紡糸時にヤーン上に充分な紡糸線応力が生じて、ヤーン中に充分な配向および結晶性を誘起し、収縮に抗してヤーンを安定化する。
【００４８】
本発明のＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンを製造するためには、ＰＴＴポリマーが溶融押し出しに提供される。ＰＴＴポリマーは、ＰＴＴポリマーの製造方法と共に当分野で既知である。テレフタル酸と等モル量の１，３−プロパンジオールとを重縮合反応させることにより、ＰＴＴポリマーを得ることができる。このＰＴＴポリマーはホモポリマーであり得るか、もしくは少量の非ＰＴＴコモノマーを含有するＰＴＴコポリマーであり得る。ＰＴＴコポリマーの好適な例は、ＰＴＴ反復モノマー単位に加えて、多くても１５モル％、好ましくは多くても１０モル％、および更に好ましくは多くても５モル％のコモノマーを含有するものを含む。このようなコモノマーは、限定ではないが、エチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、シュウ酸、コハク酸、フタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、イソフタル酸および／またはアジピン酸を含み得る。しかしながら、本発明においては、ＰＴＴホモポリマーの使用が好ましい。
【００４９】
ＰＴＴポリマーは、他のポリマーがＰＴＴポリマーブレンドの１５重量％、好ましくは１０重量％、更に好ましくは５重量％を超えないように、少量の他のポリマーともブレンドされ得る。ＰＴＴポリマーは、ＰＴＴポリマーと他のポリマーを一緒に溶融し、もしくはＰＴＴポリマーと他のポリマーを別々に溶融し、溶融ポリマーを合体することにより他のポリマーとブレンドされ得る。本発明の方法においてＰＴＴポリマーとブレンドするのに有用な他のポリマーは、ＰＥＴ、ポリ（ブチレンテレフタレート）およびナイロンを含む。
【００５０】
ＰＴＴポリマーは、少量の更なる添加物を混和物として含有し得る。このような添加物は、触媒、安定剤、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、着色剤、着色剤吸収変成剤、光安定剤、有機ホスファイト、増白剤およびマット化剤を含む。好ましくは、ＰＴＴポリマーは、ＰＴＴポリマーの全重量に対して０から５重量％のこのような添加物を含有する。
【００５１】
０．７ｄｌ／ｇから１．３ｄｌ／ｇの固有粘度を有するＰＴＴポリマーは、本発明の方法において特に有用である。最も好ましくは、０．８５ｄｌ／ｇから１．１ｄｌ／ｇの固有粘度を有するＰＴＴポリマーが本発明の方法において使用される。
【００５２】
図１を参照すると、ＰＴＴポリマーチップもしくはペレットが溶融され、紡糸口金１から押し出されて、フィラメント２（すなわち、ＰＴＴポリマーを溶融紡糸して、フィラメント２を形成する）を形成し得る。好ましくは、ＰＴＴポリマーチップもしくはペレットは、押し出しに先立って、多くても３０ｐｐｍの水含量まで、更に好ましくは多くても１５ｐｐｍの水含量まで乾燥されて、ＰＴＴポリマーの劣化を最少とする。ＰＴＴポリマーは、押し出し機の出口に取り付けられた紡糸口金１を有する従来の単軸もしくは二軸熱可塑性押し出し機中で溶融され、押し出され得る。
【００５３】
ＰＴＴポリマーは、押し出し機中でもしくは押し出し機に入る前に、ＰＴＴポリマーが溶融する温度もしくはそれ以上であるが、ＰＴＴポリマーが著しい劣化を起こす温度以下で加熱され得る。ホモポリマーＰＴＴの溶融温度は約２２５℃から約２４０℃であり、コモノマーまたはコポリマーを含有するＰＴＴポリマーの溶融温度は２００℃から２５０℃の範囲にあり得る。好ましくは、ＰＴＴポリマーは、ポリマーを溶融するために少なくとも２４５℃の温度まで加熱され得る。また、好ましくは、ＰＴＴポリマーは、ＰＴＴポリマーが著しい劣化を起こす温度以下の温度まで加熱され得る。好ましくは、ＰＴＴポリマーは、多くても２８０℃の温度まで加熱され得る。最も好ましくは、ＰＴＴポリマーは２５０℃から２６０℃の温度まで加熱され得る。押し出し機は、ＰＴＴポリマーが押し出し機の段階内で異なる温度で加熱される、多段階押し出し機であり得る。例えば、押し出し機は、ＰＴＴポリマーが第１の段階で２４５℃から２５０℃まで、第２の段階で２５０℃から２５５℃まで、ならびに第３および第４の段階で２５５℃から２６０℃まで加熱される、４段階の押し出し機であり得る。
【００５４】
溶融ＰＴＴポリマーは、紡糸口金１から押し出されて、複数の溶融紡糸された連続フィラメント２を形成し、紡糸口金のダイ前面４中の多数のダイ穴から紡糸口金１を出る。好ましくは、紡糸口金のダイ前面４中のダイ穴は丸断面を有するが、ダイ穴は、他の形状、例えば三つ葉形、三角形、および部分配向ヤーン業界で通常使用される他の非丸断面を有し得る。ダイ穴は、ヤーンの所望の特性をもたらすように選択されたサイズを有し得る。好ましくは、ダイ穴は、０．１から０．５ｍｍの、更に好ましくは０．２から０．４ｍｍの直径を有する。好ましくは、紡糸口金１は、充分な数のフィラメント２を提供して、所望の特性のヤーンに形成されるのに充分なダイ穴を有する。好ましくは、例えば、紡糸口金１は、溶融ＰＴＴがフィラメント２に押し出され得る１０から１００個のダイ穴を有し得る。溶融ＰＴＴポリマーから多数のヤーンを同時に紡糸することを可能とするように、多数の紡糸口金（図示せず）を押し出し機に取り付け得る。
【００５５】
溶融紡糸されたＰＴＴポリマーは冷却されて、５０℃未満のヤーン温度を有するマルチフィラメントヤーンを形成する。好ましくは、溶融紡糸されたフィラメント２は、合体されて、マルチフィラメントヤーン７を形成する一方で、急冷空気により冷却される。
【００５６】
好ましい実施形態において、フィラメント２は、最初に紡糸口金１を出て、紡糸口金のダイ前面４と急冷空気５の間に配置されている遅延急冷区域３の中に入る。遅延急冷区域３は、冷却用の急冷空気を受ける前に、溶融フィラメントが平衡化し、不規則性、例えば不均一な厚さまたは不均一な伸びの発現を阻止する区域を提供する。遅延急冷区域３は、０．１から３０センチメートルの、好ましくは０．５から２０センチメートルの長さを有し得る。好ましくは、遅延急冷区域３は２６５℃まで加熱される。代替の実施形態において、遅延急冷区域３は存在しない。
【００５７】
次に、フィラメント２は、冷却され、固化されて、マルチフィラメントヤーンとなり得る。遅延急冷区域３（遅延急冷区域が存在する場合には）を通過した後、フィラメント２は、０．１から２メートルの長さを有し得る急冷空気区域中でフィラメント２を急冷空気５に暴露することにより冷却され得る。好ましくは、急冷空気５は、フィラメントの温度に対して冷たい温度を有し、遅延急冷区域３または紡糸口金１を出る。最も好ましくは、急冷空気温度は１０℃から３０℃である。遅延急冷区域３を使用しない場合には、好ましくは、急冷空気温度は上記の温度範囲の下限、好ましくは１０℃から２０℃にある。好ましくは、急冷空気５は、フィラメント２を横断して吹き込まれる、または場合によってはフィラメント２の長さに沿って吹き込まれ得る。好ましくは、急冷空気５は、０．１から０．８ｍ／秒の、更に好ましくは０．３から０．７ｍ／秒の速度で吹き込まれる。最も好ましくは、急冷空気５は、５０％から９８％の、更に好ましくは６５から８５％の湿度を有する。
【００５８】
一つの実施形態においては、なかんずく、フィラメント２は、急冷空気ボックスまたはフィラメント２を急冷空気５に暴露させる空気急冷区域を規定するフィラメント２を取り囲むシリンダー（図示せず）を通る。急冷空気５は、フィラメント２を冷却するために急冷空気ボックスもしくはシリンダーの内表面から内向きに向けられる。
【００５９】
フィラメント２は、急冷空気５により冷却される一方で、マルチフィラメントヤーン７に収束され得る。得られるマルチフィラメントヤーン７は、急冷空気５によってまた冷却され得る。もう一つの実施形態において、溶融紡糸されたフィラメントは、急冷空気により冷却される前に合体されて、マルチフィラメントヤーンとなり、ここで得られるマルチフィラメントヤーンが急冷空気により冷却され得る。更にもう一つの実施形態において、フィラメントは、フィラメントを急冷空気により加工した後で合体されて、マルチフィラメントヤーンを形成し得る。しかしながら、各実施形態において、得られたマルチフィラメントＰＴＴヤーンは、巻き取り機構により巻き取る前に５０℃未満のヤーン温度を有する。
【００６０】
マルチフィラメントＰＴＴヤーン７は、オイリングロールとして紡糸仕上げ剤塗布機６中を通されて、ヤーン７上に仕上げ剤を塗布し得る。好ましくは、仕上げ剤は、脂肪酸エステルおよび／または鉱油またはポリエーテルを含有する油剤である。
【００６１】
次に、マルチフィラメントＰＴＴヤーン７は、紡糸時に巻き取り機構により１分当り少なくとも３５００メートル（ｍ／分）のまたは少なくとも３６００ｍ／分のまたは少なくとも３７００ｍ／分のまたは少なくとも３８００ｍ／分のまたは少なくとも３９００ｍ／分のまたは更に好ましくは少なくとも４０００ｍ／分の巻き取り速度で引き取られて、ヤーン７中に紡糸線応力を付与し、ヤーン７中に著しい軸配向度を誘起する。好ましくは、ヤーン７は、多くても５４００ｍ／分のまたは多くても５３００ｍ／分のまたは多くても５２００ｍ／分のまたは多くても５１００ｍ／分のまたは多くても５０００ｍ／分の巻き取り速度で引き取られる。好ましくは、ヤーン７は、３５００ｍ／分から５４００ｍ／分の、更に好ましくは３８００ｍ／分から５０００ｍ／分の、最も好ましくは４０００ｍ／分から４５００ｍ／分の巻き取り速度で引き取られる。
【００６２】
マルチフィラメントＰＴＴヤーンは、所望の巻き取り速度で運転される巻き取り機構により引き取られる。巻き取り機構は、マルチフィラメントヤーンを巻き取るためのいかなる従来の機構でもよい。好ましくは、マルチフィラメントＰＴＴヤーン７は、所望の巻き取り速度で回転するゴデットロール８により引き取られる。
【００６３】
マルチフィラメントＰＴＴヤーン７は、所望の巻き取り速度で引き取られるが、巻き取り速度は、ヤーンを５０℃未満のヤーン温度で維持しながら、少なくとも３５００ｍ／分でなければならない。ゴデットロール８を使用して、ヤーンを巻き取る場合には、好ましくは、ゴデットロール８は加熱されないまたは外周温度以下に冷却されるが、加熱しない場合には、ヤーン７の冷結晶化温度未満の温度までヤーンを加熱する温度を有する。最も好ましくは、ゴデットロール８は、加熱されないが、加熱される場合には、５０℃未満のヤーン温度までヤーンを加熱する温度を有する。
【００６４】
所望ならば、引き取りおよび巻き取り工程を平滑化するために、他のゴデットロール組を巻き取り機構と巻取機の間に配置し得る。ヤーンに実質的な延伸を付与するのに有効な速度で他のゴデットロール組を運転してはならない。好ましくは、他のゴデットロール組は、自由回転のロールであり、または巻き取り速度に等しいもしくは巻き取り速度よりも若干遅い、好ましくは巻き取り速度よりも０％から５％遅い、更に好ましくは巻き取り速度よりも０％から１％遅い速度で駆動されなければならない。
【００６５】
次に、得られる部分配向ＰＴＴマルチフィラメントヤーン７は、好ましくは巻き取り機構（例えば、ゴデットロール８）の巻き取り速度よりも０％から５％遅い、更に好ましくは巻き取り速度よりも０％から１％遅い巻き取り速度でヤーンパッケージ９に巻き取られ得る。ヤーン７を巻き取り速度よりも若干下の速度で巻き取ることによって、ヤーンパッケージ９上に巻き取るときのヤーン７上の応力が低下し得る。
【００６６】
ヤーンパッケージは、例えば図２に示すように、チーズ形状のヤーンパッケージ１１などのいかなる従来のヤーンパッケージでもあり得る。重要なこととして、ＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーンは、ヤーン７とヤーンパッケージ１１の重量が少なくとも５ｋｇ、１０ｋｇまたは１５ｋｇとなるようなサイズのヤーンパッケージ上に巻き取られ得る。好ましくは、得られたヤーンパッケージ１１は、ヤーンが収縮を殆どもしくは全く起こさないので、ヤーン収縮により誘起される変形に対して安定である。比較の目的で、図３は、ヤーン１３がヤーンパッケージ１５中で誘起された変形を有する、ヤーン１３（本発明のものでない）をこの上に有するヤーンパッケージ１５を示す。
【００６７】
ヤーンパッケージ１１は、延伸もしくは引っ張り仮撚操作などの更なる加工において引き続いて使用され得る。ヤーンパッケージ１１上に巻き取られるＰＴＴマルチフィラメント部分配向ヤーン７は、ヤーンパッケージ１１から巻き出され得、巻き出し時、延伸および仮撚操作にかけられ得る。ヤーンパッケージ１１は、延伸および仮撚などの更なる加工における使用の前に例えば少なくとも１日間、少なくとも１週間または少なくとも３０日間期間貯蔵され得る。好ましくは、貯蔵されたヤーンパッケージ１１は、貯蔵および以降の使用時のヤーン収縮で誘起された変形に抗して安定である。あるいは、ヤーンパッケージ１１は、異なる場所での更なる加工に使用するためにヤーン７をヤーンパッケージ１１上に巻き取る場所から輸送され得る。好ましくは、輸送されたヤーンパッケージ１１は、輸送および以降の使用時のヤーン収縮で誘起された変形に抗して安定である。
【００６８】
本発明のＰＴＴ部分配向ヤーンを紡糸する少なくとも３５００ｍ／分の高い巻き取り速度によって、紡糸時にヤーン中に充分な紡糸線応力がまた生じて、少なくとも０．６の、更に好ましくは少なくとも０．７の、更に好ましくは少なくとも０．８の、最も好ましくは少なくとも０．９の結晶配向関数をヤーン中に誘起する。図４に示すように、巻き取り速度の関数としてＰＴＴ部分配向ヤーン中に結晶配向関数の３つの区別できる領域が存在する。２９００から２５００ｍ／分以下の低巻き取り速度においては、ＰＴＴ部分配向ヤーンは、殆ど安定配向が紡糸線応力によりヤーン中に誘起されなかったということを反映する低い結晶配向関数を有する。３０００ｍ／分から３２００ｍ／分の、ならびに３５００ｍ／分までの従来のポリエステル巻き取り速度においては、ＰＴＴ部分配向ヤーンは、紡糸線応力によりヤーン中に誘起される安定配向の増加を反映する迅速に増加する結晶配向関数を有するが、ヤーンが収縮安定性となるには不充分な安定配向を有する。本発明においてもたらされる少なくとも３５００ｍ／分の高い巻き取り速度においては、ＰＴＴ部分配向ヤーンは高い結晶配向関数を有する。理論により束縛されるのを望むのでないが、少なくとも３５００ｍ／分の巻き取り速度で紡糸される部分配向ヤーンは、ヤーンが弛緩に抗して比較的安定となるのに充分な結晶性配向が紡糸線応力によりヤーン中に誘起されたために、熱固定せずに少なくとも一部は収縮安定性であると考えられる。
【００６９】
本発明のＰＴＴ部分配向ヤーンを紡糸する少なくとも３５００ｍ／分の高い巻き取り速度によって、紡糸時にヤーン中に充分な紡糸線応力が生じて、少なくとも３５％（少なくとも１．３４４ｇ／ｃｍ３の密度）の、更に好ましくは少なくとも３６％（少なくとも１．３４５ｇ／ｃｍ３の密度）の、更に好ましくは少なくとも３７％（少なくとも１．３４７ｇ／ｃｍ３の密度）の、更に好ましくは少なくとも３８％（少なくとも１．３４８ｇ／ｃｍ３の密度）の、更に好ましくは少なくとも３９％（少なくとも１．３５０ｇ／ｃｍ３の密度）の、最も好ましくは少なくとも４０％（少なくとも１．３５１ｇ／ｃｍ３の密度）の結晶性を誘起する。図５に示すように、ＰＴＴ部分配向ヤーンの結晶性は高い巻き取り速度において増加し、本発明において提供される少なくとも３５００ｍ／分の高い巻き取り速度においては、ＰＴＴ部分配向ヤーンは、低い巻き取り速度、例えば３０００ｍ／分から３２００ｍ／分の従来のポリエステル紡糸で使用される速度、特に２６００ｍ／分以下の低い巻き取り速度で使用される速度で紡糸される他のＰＴＴ部分配向ヤーンと比較して、比較的高い結晶度を有する。理論により束縛されるのを望むのでないが、少なくとも３５００ｍ／分の巻き取り速度で紡糸されるこれらのヤーンは、ヤーンが弛緩に抗して比較的安定となるのに充分な結晶性配向が紡糸線応力によりヤーン中に誘起されたために、熱固定せずに少なくとも一部は収縮安定性であると考えられる。
【００７０】
本発明のＰＴＴ部分配向ヤーンを紡糸する少なくとも３５００ｍ／分の高い巻き取り速度によって、紡糸時にヤーン中に充分な紡糸線応力が生じて、多くても２２％の、更に好ましくは多くても２０％の、更に好ましくは多くても１９％の、更に好ましくは多くても１８％の、最も好ましくは多くても１７％の初期ボイルオフ収縮も誘起する。理論により束縛されるのを望むのでないが、初期ボイルオフ収縮の減少は、図４で結晶配向関数の増加により示されるように、結晶性配向の増加に相関すると考えられる。
【００７１】
本発明のＰＴＴ部分配向ヤーンを紡糸する少なくとも３５００ｍ／分の高巻き取り速度によって、紡糸時にヤーン中に充分な紡糸線応力が生じて、初期ボイルオフ収縮に対して１０％以下の、更に好ましくは初期ボイルオフ収縮に対して８％以下の、更に好ましくは初期ボイルオフ収縮に対して６％以下の、最も好ましくは初期ボイルオフ収縮に対して５％以下の初期ボイルオフ収縮から３０日後のボイルオフ収縮も誘起する。例えば、本発明の方法により製造されるＰＴＴ部分配向ヤーンの初期のボイルオフ収縮が１７％であるとすると、３０日後のボイルオフ収縮は、好ましくは７％から１７％、更に好ましくは９％から１７％、更に好ましくは１１％から１７％、最も好ましくは１２％から１７％である。図６に示すように、ヤーンを紡糸する巻き取り速度が３５００ｍ／分に接近するにつれて、ＰＴＴ部分配向ヤーンの３０日のボイルオフ収縮は、著しく減少し、３５００ｍ／分以上の巻き取り速度で低いレベルに維持される。
【００７２】
本発明のＰＴＴ部分配向ヤーンを紡糸する少なくとも３５００ｍ／分の高い巻き取り速度によって、紡糸時にヤーン上に充分な紡糸線応力が生じて、ヤーン中に少なくとも０．０５の初期複屈折を誘起する。更に好ましくは、ＰＴＴヤーンを紡糸する少なくとも３５００ｍ／分の高い巻き取り速度は、０．０６から０．０８５の初期複屈折を誘起する。図７に示すように、ヤーンを紡糸する巻き取り速度が増加するにしたがって、ＰＴＴ部分配向ヤーンの複屈折は増加する。
【００７３】
好ましくは、ＰＴＴヤーンを紡糸する少なくとも３５００ｍ／分の高巻き取り速度によって、紡糸時にヤーン中に充分な紡糸線応力が生じて、ＰＥＴファイバーの四点対角小角Ｘ線散乱と対照的に約５０から約１００オングストロームの結晶性／非晶質相ラメラ周期性を有する二点子午線小角Ｘ線散乱を示すミクロフィブリル構造（ＰＥＴファイバーにおけるように対角に積み重ねられる代わりに本発明のラメラ周期性のＰＴＴヤーンはファイバー方向に沿った層で配列される）；少なくとも２．５グラム／デニールの、更に好ましくは少なくとも２．６グラム／デニールの、更に好ましくは少なくとも２．７グラム／デニールの、最も好ましくは少なくとも３．０グラム／デニールのテナシティ；７０％から１１０％の間の、更に好ましくは７５％から１０５％の破断時の伸び；および少なくとも１２カロリー／グラム（５０．２Ｊ／ｇ）の、更に好ましくは少なくとも１３ｃａｌ／ｇ（５４．４Ｊ／ｇ）の、更に好ましくは少なくとも１４ｃａｌ／ｇ（５８．６Ｊ／ｇ）の、最も好ましくは少なくとも１５ｃａｌ／ｇ（６２．８Ｊ／ｇ）の溶融熱もヤーン中に誘起する。
【００７４】
ＰＴＴ部分配向ヤーン組成物
本発明は、収縮を殆どもしくは全く起こさないマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンにも関する。本発明のマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンは、少なくとも０．６の、更に好ましくは少なくとも０．７の、更に好ましくは少なくとも０．８の、最も好ましくは少なくとも０．９の結晶配向関数を有し得る。本発明のマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンは、少なくとも３５％（少なくとも１．３４４ｇ／ｃｍ３の密度）の、更に好ましくは少なくとも３６％（少なくとも１．３４５ｇ／ｃｍ３の密度）の、更に好ましくは少なくとも３７％（少なくとも１．３４７ｇ／ｃｍ３の密度）の、更に好ましくは少なくとも３８％（少なくとも１．３４８ｇ／ｃｍ３の密度）の、更に好ましくは少なくとも３９％（少なくとも１．３５０ｇ／ｃｍ３の密度）の、最も好ましくは少なくとも４０％（少なくとも１．３５１ｇ／ｃｍ３の密度）の結晶性に相当する、少なくとも１２ｃａｌ／ｇ（５０．２Ｊ／ｇ）の、更に好ましくは少なくとも１３ｃａｌ／ｇ（５４．４Ｊ／ｇ）の、更に好ましくは少なくとも１４ｃａｌ／ｇ（５８．６Ｊ／ｇ）の、最も好ましくは少なくとも１５ｃａｌ／ｇ（６２．８Ｊ／ｇ）の溶融熱を有し得る。本発明のマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンは、多くても２２％の、更に好ましくは多くても２０％の、更に好ましくは多くても１９％の、更に好ましくは多くても１８％の、最も好ましくは多くても１７％の初期ボイルオフ収縮を有し得る。本発明のマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンは、初期ボイルオフ収縮に対して１０％以下の、更に好ましくは初期ボイルオフ収縮に対して８％以下の、更に好ましくは初期ボイルオフ収縮に対して６％以下の、および最も好ましくは初期ボイルオフ収縮に対して５％以下の初期ボイルオフ収縮から３０日後のボイルオフ収縮を有し得る。本発明のマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンは、少なくとも０．０５の初期複屈折、最も好ましくは０．０６から０．０８５の初期複屈折を有し得る。本発明のマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーンは、約５０から約１００オングストロームの結晶性／非晶質相ラメラ周期性を持つ二点子午線小角Ｘ線散乱、少なくとも２．５グラム／デニール、更に好ましくは少なくとも２．６グラム／デニール、更に好ましくは少なくとも２．７グラム／デニール、最も好ましくは少なくとも３．０グラム／デニールのテナシティ；および６５％以上の、７０％以上の、少なくとも７５％の、１１０％未満の、多くても１０５％の、多くても１００％の、６５％から１１０％の間の、７０％から１０５％の、もしくは７５％から１００％の破断時の伸びを示す、ミクロフィブリル構造も有し得る。
【００７５】
図２に示すように、好ましくは、本発明のマルチフィラメントＰＴＴ部分配向ヤーン７は、ヤーンパッケージ、例えばチーズ形状のヤーンパッケージ１１に巻き取られる。ヤーンパッケージ１１は、いかなる在来のヤーンパッケージでもあり得、好ましくはヤーンとヤーンパッケージの重量が少なくとも５ｋｇ、１０ｋｇ、または１５ｋｇとなるようなサイズおよび寸法のヤーンパッケージである。
【００７６】
本発明のＰＴＴ部分配向ヤーン７を巻き取ったヤーンパッケージ１１は、ヤーン収縮により誘起される変形に対して在来のＰＴＴ部分配向ヤーンよりも安定である。好ましくは、ヤーンパッケージ１１の収縮および変形は起こらない。しかしながら、収縮が起こる場合には、これはヤーンパッケージ１１が変形し、硬い縁付きのバルジを形成するような程度には起こらず、ヤーンパッケージは図３（不安定なヤーン１３の収縮により変形したヤーンパッケージ１５上に巻き取られた本発明のものでない収縮不安定なＰＴＴ部分配向ヤーン１３を図示する）に概略を図示するようにチャックの脱着が不能である。
【実施例１】
【００７７】
３５００ｍ／分、４０００ｍ／分および４５００ｍ／分の巻き取り速度で部分配向ＰＴＴマルチフィラメントヤーンを本発明の方法により作製し、結晶性、複屈折、結晶配向関数および溶融熱について測定した。０．９２ｄｌ／ｇの固有粘度を有するＰＴＴポリマーを熱空気乾燥機により１３０℃で６時間３０ｐｐｍ未満の水分含量まで乾燥した。熱空気は−６０℃未満の露点を有していた。３０：１のＬ／Ｄの１インチの一軸押し出し機を用いて、乾燥したポリマーを２６０℃で融解し、５０穴の紡糸口金で押し出した。押し出されたファイバーを１６℃の温度を有する急冷空気により５０℃未満のヤーン温度まで急冷し、Ｓラップの形の一対の加熱していないゴデットロールに通し、ならびにＢａｒｍａｇ  ＳＷ  ４６ＳＳＤ巻き取り機により巻き取って、１５０デニールヤーンを製造した。ヤーンを３５００ｍ／分の巻き取り速度で巻き取るゴデットロールにより一方のヤーンを紡糸し、他方のヤーンを４０００ｍ／分の巻き取り速度で紡糸し、ならびに第３のヤーンを４５００ｍ／分の巻き取り速度で紡糸した。各ヤーンの結晶性、複屈折、結晶関数、および溶融熱を測定した。得られた測定値を下記の表１に示す。
【００７８】
【表１】
2009521625.tif 000008
【００７９】
表１に示すヤーンに対して測定された結晶性、複屈折、結晶関数および溶融熱は、３５００ｍ／分以上の巻き取り速度と、５０℃未満のヤーン温度で紡糸された部分配向ＰＴＴヤーンが著しい配向度を有するということを示す。
【実施例２】
【００８０】
実施例１で作製されたヤーンの３０日後のボイルオフ収縮を測定して、エージング後のヤーンの収縮能力を求めた。各ヤーンの形成後３０日間ヤーンを巻き取り、外周条件下で貯蔵した。３０日間貯蔵後各ヤーンのボイルオフ収縮を測定した。用語「ボイルオフ収縮」を定義する上述の方法によりボイルオフ収縮を測定した。各ヤーンに対する３０日後のボイルオフ収縮を下記の表２に示す。
【００８１】
【表２】
2009521625.tif 000009
【００８２】
３０日後のボイルオフ収縮の結果は、本発明の方法により作製されるＰＴＴ部分配向ヤーンがエージング後殆ど収縮を起こさないということを示す。
【実施例３】
【００８３】
ヤーンを４０００ｍ／分の巻き取り速度で巻き取るゴデットロールにより紡糸される部分配向ＰＴＴヤーンを本発明の方法により作製し、ヤーンの初期形成からヤーンの初期形成から３０日までヤーンのボイルオフ収縮を測定して、ヤーンの収縮安定性を求めた。０．９２ｄｌ／ｇの固有粘度を有するＰＴＴポリマーを３０ｐｐｍ未満の水分含量まで乾燥し、２５／１のＬ／Ｄ比の５０ｍｍ直径のバリアスクリュー押し出し機を用いて、乾燥したポリマーを２５５℃で融解し、０．３ｍｍ直径のダイ穴を有する紡糸口金で３６フィラメントファイバーに押し出した。このファイバーを２１℃の温度で５０℃未満のヤーン温度まで急冷し、Ｓラップの形の一対の加熱していないゴデットロールに通し、ならびに帝人精機巻き取り機により巻き取って、８５デニールヤーンを製造した。ヤーンを４０００ｍ／分の巻き取り速度で巻き取るゴデットロールによりこのヤーンを紡糸した。ヤーンの製造の２４時間以内に作製したヤーンの初期ボイルオフ収縮を測定した。実施例２で上述したのと同一の方法でヤーンのボイルオフ収縮を測定した。ヤーンを外周条件下で３０日間エージングし、次にヤーンのボイルオフ収縮を再度測定した。結果を下記の表３に示す。
【００８４】
【表３】
2009521625.tif 000010
【００８５】
測定されるヤーンの初期ボイルオフ収縮とヤーンの３０日後のボイルオフ収縮の間の差は６．２％とかなり小さく、本発明の方法により作製されるＰＴＴ部分配向ヤーンがエージン時に殆ど収縮を起こさないということを示す。
【実施例４】
【００８６】
部分配向ＰＴＴヤーンを３５００ｍ／分の、４０００ｍ／分の、ならびに４５００ｍ／分の巻き取り速度で本発明の方法により作製し、テナシティおよび破断時の伸びについて測定した。ヤーンを３５００ｍ／分の、４０００ｍ／分の、ならびに４５００ｍ／分の巻き取り速度で巻き取ったことを除いて、ヤーンを実施例３で述べた方法により作製した。各ヤーンをテナシティおよび破断時の伸びについて測定した。結果を下記の表４に示す。
【００８７】
【表４】
2009521625.tif 000011
【００８８】
測定されるヤーンのテナシティと破断時の伸びは、本発明の方法により作製されるＰＴＴ部分配向ヤーンが比較的強いということを示す。
【実施例５】
【００８９】
ヤーンパッケージを本発明の方法により作製し、ヤーンパッケージを３０日にわたって観察して、ヤーン収縮によりパッケージ中に誘起されるいかなる形状変化も検出した。０．２５ｍｍ直径のダイ穴を有する３２穴の紡糸口金から０．９２ｄｌ／ｇの固有粘度を有するＰＴＴを３２フィラメント８９デニール部分配向ヤーンに紡糸した。１５℃の温度と０．３５−０．４５ｍ／秒の速度を有する急冷空気により５０℃未満のヤーン温度までフィラメントを急冷した。このヤーンを４０００ｍ／分の巻き取り速度で運転される一対の加熱していないゴデットロールに通し、ヤーンパッケージ上に巻き取った。ヤーンを巻き付けたヤーンパッケージ重量は８．１ｋｇであった。ヤーンパッケージの形成時およびヤーンパッケージの形成３０日後に再度ヤーンパッケージをバルジおよびサドルバックを検査した。パッケージ形状は、ヤーンパッケージの形成時からヤーンパッケージの形成３０日後まで実質的に不変のままであり、ヤーンおよびヤーンパッケージの収縮を実証した。
【実施例６】
【００９０】
比較の目的で、本発明によらない方法により２５００ｍ／分の巻き取り速度で部分配向ＰＴＴヤーンを作製し、結晶性、複屈折、結晶配向関数および溶融熱について測定した。ヤーンを２５００ｍ／分の巻き取り速度で引き取ったことを除いて、ヤーンを実施例１で述べた方法により作製した。ヤーンの結晶性、複屈折、結晶配向関数および溶融熱を測定した。得られた測定値を下記の表５に示す。
【００９１】
【表５】
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【００９２】
表５に示すようなヤーンに対して測定される結晶性、複屈折、結晶関数および溶融熱は、２５００ｍ／分の巻き取り速度で紡糸され、巻き取られるヤーンが３５００ｍ／分以上の巻き取り速度で紡糸され、巻き取られるＰＴＴ部分配向ヤーンよりも著しく低い配向を有するということを示す（表１に示すように）。
【実施例７】
【００９３】
比較の目的で、２５００ｍ／分（本発明によらない）の巻き取り速度で作製されるＰＴＴヤーンの３０日後のボイルオフ収縮を測定して、エージング後のヤーンの収縮能力を求めた。上記の実施例６で開示したようにヤーンを作製した。ヤーンの形成から３０日後のボイルオフ収縮を上記の実施例２で述べたように測定した。３０日後のヤーンのボイルオフ収縮を下記の表６に示す。
【００９４】
【表６】
2009521625.tif 000013
【００９５】
２５００ｍ／分の巻き取り速度で巻き取られたヤーンの３０日のボイルオフ収縮の結果は、本発明の方法により作製されるＰＴＴ部分配向ヤーンと比較して（表２に示すように）、ヤーンの形成３０日後でヤーンが収縮する実質的な能力を有するということを示す。
【実施例８】
【００９６】
比較の目的で、部分配向ＰＴＴヤーンを２５００ｍ／分の巻き取り速度で本発明によらない方法により作製し、テナシティおよび破断時の伸びについて測定した。ヤーンを２５００ｍ／分の巻き取り速度で巻き取ったことを除いて、ヤーンを実施例３で述べた方法により作製した。ヤーンをテナシティと破断時の伸びについて測定した。結果を下記の表７に示す。
【００９７】
【表７】
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【００９８】
ヤーンの測定されたテナシティは、本発明の方法により紡糸されるヤーンと比較して（表４に示すように）、２５００ｍ／分の巻き取り速度で引き取られたヤーンが比較的弱いということを示す。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】マルチフィラメント部分配向ヤーンを紡糸および巻き取りをするための装置を示す概略図である。
【図２】非変形のチーズ形状のヤーンパッケージ断面を示す概略図である。
【図３】バルジ形成および収縮が起こった、本発明のものでないヤーンパッケージの断面を示す概略図である。
【図４】部分配向ＰＴＴヤーンの、結晶配向関数のヤーンを紡糸する紡糸速度に対する関係を示すグラフである。
【図５】部分配向ＰＴＴヤーンの、ヤーンを紡糸する紡糸速度に対する結晶性の関係を示すグラフである。
【図６】部分配向ＰＴＴヤーンの、ヤーンを紡糸する紡糸速度に対する３０日ボイルオフ収縮の関係を示すグラフである。
【図７】部分配向ＰＴＴヤーンの、ヤーンを紡糸する紡糸速度に対する複屈折の関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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