大多数合成纱线，包括聚酯纤维纱线，可分为2大类，就是：(1) 连续长丝纱线及(2)所谓不连续纤维的“(传统)纺制纱线”，不连续纤 维在下文中常称之为短纤维或切断纤维。
属于后一类的聚酯短纤维的制备包括：首先，挤出连续聚酯长丝(丝 束)，然后加工为连续聚酯长丝的丝束形式，最后，将长丝丝束转化 为短纤维；短纤维再纺纱，成为纺制的纺织纱线，通常是由聚酯纤维 与其他纤维，大多与棉纤维或其他天然和/或合成纤维的共混物来纺 纱。出于实用和经济的原因，实际上所有用于制造服装市场用的商业 纱线(除某些精选的特殊用途之外)的聚酯短纤维，都具有圆形断面。 断面形状主要由纤维生产厂在熔融纺丝期间确立的，随后，在用来增 强纤维和使聚酯微细结构稳定化的牵伸及热处理期间被基本上固定下 来。一旦由纤维生产厂确立，短纤维的断面在制成纱线、织物、服装 的下游工厂加工步骤中将基本上维持不变。增加断面形状的复杂性 (即，制造并使用任何非圆断面)，一般都会增加纤维生产厂，特别是 纤维后加工厂家的加工难度和成本。
大多数市售连续长丝纱线也都是圆形断面的，虽然也出现过，特别 是在专利文献中，提出了有关特殊非圆形长丝的各种各样建议。
在本文中，术语“纤维”和“长丝”二者一般都用来既涵盖连续长 丝，也涵盖短纤维(切断纤维)，除非特别指出连续长丝或短纤维(切断 纤维)。
纤维生产厂倾向于制造圆形纤维，不情愿生产非圆纤维，因为，圆 形长丝的熔融纺丝(挤出)效率最高且成本最低。圆形纺丝孔制造起 来容易且成本低。加之，熔融纺丝过程，用于生产圆形长丝的比生产 非圆形丝的要求低，表现在为达到合格质量的丝束成形对聚合物粘度 和空气骤冷的要求不那么严格。在刚刚挤出的瞬间，熔体具有膨胀倾 向，并在纺丝孔下面形成膨胀部分。另外，圆形表面，由于均匀、对 称，故丝束成形操作期间的方向性效应最小，因此提高纤维在张力、 卷曲及润滑等性能方面均一性的机率也最大，而均一性又是受到高度 重视的特性。
同样，纺织加工厂在其通常加工操作中也一向偏爱加工圆形纤维， 不喜欢加工非圆纤维。尤其明显的是，圆形纤维在转化为纺制纱线及 织物时更为容易且成本效益更高；而在纺织操作中，在将原料聚酯切 断短纤维转化为纺成的纺织纱线所采用的梳理、牵伸及纺纱中尤为如 此。无疑，这部分地由上面所讨论的对称圆形表面的性能均一性，部 分地由摩擦力和加工特性的均一所致。
圆形纤维还因其经济的可染性及着色特性而受到高度青睐。在所有 可选择的断面当中，圆形纤维需要着色的表面面积最小，因此着色所 需要的染料也最少，相反，任何非圆断面必然具有较大的表面面积， 故而染色时得色量较低，因此通常需要较高量的昂贵染料，才能达到 与圆形断面相同的着色效果。
纺织设计师们总是想方设法探索改变织物美学特征的途径。不同的 纤维断面形状的确能提供织物和服装不同的美学特征。然而，非圆合 成纤维染色所要求的经济代价，迄今一直是一个严重的缺憾。
如上面所指出的，纤维生产厂和纺织加工厂的经营者都被经济的考 虑所驱使，因此，非圆断面聚酯纤维迄今在大宗商品领域，尤其是在 供应商品服装市场的聚酯/棉纤维方面，很少，甚至没有找到应用。服 装市场中非圆纤维的少数例子一直局限于那些特种纤维，它们能提供 抓住销售热点的、具有可推销视觉和/或(特殊)性能的织物及服装属 性，借以抵销纤维生产厂及纺织加工厂的必需附加成本。
相比之下，本发明提供一种非圆断面的商品聚酯纤维，它令人惊奇 地提供在得色量上与圆形纤维相等或近似相等，而其他方面优于圆形 纤维的，包括在自由端纺纱性能上与圆形纤维相比改善的纱线及织物， 这些，下面将做进一步解释。
发明概述
本发明的一个方面提供改良纱线，它包含纵横比为约1.85∶1～约 3.5∶1的简单椭圆断面聚酯纤维。所谓“简单”椭圆断面，将在下文中 讨论并与较为复杂的椭圆断面形状相区别。优选的是，该纵横比至少 约2.0∶1，尤其约2.1～2.5∶1。
我们发现，此种聚酯纤维的纱线和织物在使用与商品圆形纤维相同 的染料重量百分率的条件下，其着色效果(即，得色量)很少或不损失。 相反，其他椭圆断面的纤维，当给纤维提供相同数量染料时染出的颜 色要比圆形纤维明显地浅，正如下面将要讨论的。
我们还发现，短纤维(切断纤维)形式的此种纤维在自由端纺纱中可 提供，与传统圆形断面纤维相比的效率改善，反映在，在固定加工速 度条件下纺纱中断(断头)的减少，或者在不超过一般纺织厂可接受中 断频率的情况下允许提高加工速度，从而可提高纺织厂生产率。
因此，本发明的另一个方面提供一种聚酯短纤维纯纺或与棉纤维混 纺的自由端纺纱方法，所述聚酯纤维具有纵横比为约1.85∶1，优选至 少约2.0∶1～约3.5∶1，尤其约2.1～2.5∶1的简单椭圆断面；以及一 种聚酯短纤维气流纺(自由端纺纱)纱线，所述聚酯纤维具有纵横比为 约1.85∶1，优选至少约2.0∶1～约3.5∶1，尤其约2.1～2.5∶1的简单 椭圆断面，同样，既可纯纺也可与棉纤维混纺。
本发明还提供此种新型纱线的织物和服装。
附图简述
图1比较了几种不同断面聚酯纤维的纺制纱线的染色织物试样得色 量(ΔE)数值与各种断面的纵横比的关系，下面将要更详细地讨论。
图2是本发明纺制纱线中聚酯纤维的放大照片，其中这些纤维的端 部被剖开以显露其简单椭圆断面。图3是类似的照片，然而是圆形断 面聚酯纤维纺制纱线的制品，旨在展示其与图2的不同。
图4和5是纵横比分别为1.85∶1和3.5∶1的简单椭圆断面的艺术 表达。
优选实施方案详述
由于本发明是在改进自由端纺纱生产率的过程中开发出来的，故而 许多细节描述涉及到自由端纺纱。然而，本发明的优点不局限于自由 端纺纱，看了下文自会清楚。
聚酯纤维的制备及加工的技术，例如纺纱制成纱线，已在技术文献 中做了大量描述，故而在此不再赘述这些公开内容。将短纤维(不连续 的)纺纱，制成连续纱线或线，即一般所谓的“纺制纱线”以区别于连 续长丝纱线，乃是人类已知最古老的技术之一，例如，纺车的应用。 本世纪初，工业上普遍采用的方法是“环锭纺纱”。然而后来，环锭 纺纱大多陆续被其他方法所替代，主要是“自由端纺纱(气流纺)”， 有时也叫“转子纺纱”，还有喷气纺纱。适用于自由端纺纱以及其他 类型纺纱的油剂已在工业上应用并且是本领域技术人员掌握的。本发 明对之做出改进的自由端纺纱的方方面面已在过去30年的大量出版物 中做了讨论和描述。然而，就我们所知，有关采用不同断面的纤维对 纺纱过程的影响，则很少见到发表。
自由端纺纱，在本文中有时亦称OES。OES提供不同于且比喷气纺 纱获得的更柔软的纱线。因此，许多最终用途青睐OES纱线较为柔软 的美学特征，而喷气纺纱的纱线则由于其成形方法不同，导致其纱线 结构也就不同，故具有较为粗硬的美学特征。2种纱线结构的起球特性 也不相同。
大多数纺织纤维用商品聚酯聚合物是相对粘度(LRV)14～24的对苯 二甲酸乙二醇酯聚合物。该聚合物可进行改性，例如用分子量约200～ 2000的聚环氧乙烷(PEO)，用量约在1～5wt％的范围，以提高纤维的 染色速率。聚合物的制备还可包括三官能或四官能链支化剂的使用， 其用量最高约0.5mol％，尤其最高约0.35mol％，旨在根据达到要求 断面形状规定的需要来提高熔体粘度。最近，还表现出对对苯二甲酸- 1，3-丙二醇酯聚合物(有时亦称之为3G-T，以区别于代表聚对苯二甲酸 乙二醇酯的2G-T)以及对苯二甲酸-1，4-丁二醇酯(4G-T)纤维的兴趣。
该聚合物优选包括消光剂和/或荧光增白剂，以掩盖与聚合物制造 相联系，特别是当使用聚合物改性剂时常常出现的变色，例如加入约 0.1～约0.4wt％的二氧化钛。
含聚乙二醇的聚对苯二甲酸乙二醇酯也已在文献中做了公开，例如 由Snyder在美国专利2,744,087以及由De Martino在美国专利 4,666,454中做了公开。类似地，Vail在美国专利3,816,486，以及 Hancock等人在美国专利4,704,329中公开了制备拉伸、退火(热处理) 纤维及各种聚合物的加工技术，乃至可按照本发明制备并使用的聚合 物组合物的例子。共聚多酯组合物的使用可能需要对粘度做适当的调 整，这些也在文献中有所披露。
纤维一般为0.9～1.5dpf(单丝旦数)(1～1.7分特)，通常被切断 成32～38mm长度的短纤维，以便适合自由端以及其他类型纺纱的需 要，然而也可是1英寸(25mm)～2英寸(50mm)，优选至少是1.25英 寸(30mm)并优选最大40mm的切断长度。有几位业内人士最近表现出 对较低dpf纤维潜在市场的兴趣，反映在例如Collins等人的美国专 利5,250,245和5,288,553以及Anderson等人的美国专利5,219,506 和5,219,582中，公开了低至0.5分特(0.4dpf)的低dpf短纤维，所 以，如同较为传统的单丝旦数原料纤维一样，也存在此种低单丝旦数 纤维作为OES及其他类型纺纱原料的潜在市场。也可使用混合单丝旦 数和/或混合的断面，包括本发明的与圆形纤维之间的乃至其他的组 合，只要需要并且有利均可。
本发明的基本特征在于，聚酯纤维的断面周边形状应为纵横比为约 1.85∶1(如图4所示)，优选至少约2.0∶1～约3.5∶1(如图5所示)的简 单椭圆。我们在本文中采用术语“简单椭圆”，旨在区别于较为复杂 的断面，例如，那些带有深沟槽或锯齿或者荷叶边的，正如Gorrafa 在美国专利3,914,488、Franklin在美国专利4,634,625、Clark等人 在美国专利4,707,407、Aneja在美国专利5,591,523、5,626,961及 5,736,243(对应于WO/97/02374)以及Roop在申请号08/778,462(DP- 6550)(1997-01-03提交)，现已批准并对应于PCT/US97/23708等文献 中所公开的。已就诸如由Gorrafa公开的荷叶边椭圆断面聚酯短纤维 织物的得色量与属于本发明范畴的简单椭圆断面聚酯短纤维的进行了 对比，结果包括在下面的实施例1中，其中Gorrafa断面在表1中被 称之为“4gSO”(代表4条沟槽起伏的椭圆)，其得色量为6级色光， 相比之下，本发明短纤维的则不足1和仅为2级色光。虽然此种荷叶 边椭圆断面按本发明是不理想的，而平滑椭圆断面是优选的，但是， 正如大家可以理解的，周边稍微偏离平滑椭圆可能不会显著增加染料 需要量并很可能提供比圆形纤维改进的OES能力。
又在下面的几个实施例中，将本发明的简单椭圆断面聚酯短纤维与 “花生”断面聚酯短纤维做了比较，以花生这个术语描述单丝断面的 提法例如可见诸于日本专利申请公开号：Heisei 4-370,209(Tanaka Kikinzoku KKK)中，发表在1992-12-22，并且是不言自明的，它指明 这样一种周边断面，即，沿其长轴一半的地方有一个明显的细颈，而 不是像简单椭圆那样在长轴一半的地方(简单椭圆的短轴位于此外) 是其最大宽度，因此，花生断面不是简单椭圆断面。
日本专利申请公开Hei 4-119118描述了一种聚酯纤维，它具有“椭 圆并变形的断面”，不是简单椭圆；谈到的用途大多是用作长丝纱线， 又补充道，这种纤维可以是“长丝或短绒型”的；文中提到若干较早 的涉及各种不同断面的日本发表的申请，但那些申请显然未公开具有 简单椭圆断面的聚酯纤维。
令人不解的是，在先有技术中竟然很少有关于具有简单椭圆断面的 聚酯连续长丝或短纤维的讨论。Johns在美国专利4,410,579中公开一 种由带状断面水力缠结聚酯纤维构成的多孔非织造布，该纤维断面的 纵横比在1.8∶1～3∶1的范围，此种布料的优点是其改进的抗解开能力 (例如，参见第1列，第48～52行以及图1)。Johns笼统地采用术语 “带状”，没有举例说明或进一步详细解释，而只说，该术语概括地 指矩形和椭圆的形状(列2，行29～30)。Johns没有举出任何类型由短 纤维纺成的纱线。Johns仅采用水力缠结法由短纤维直接制成非织造 布。Johns没有公开任何纱线，不论连续长丝纱线抑或短纤维纺制的纱 线，而是仅提到通过水力缠结将短纤维制成多孔非织造布而已。Chantry 等人在美国专利5,223,187中公开了一种由特性粘度非常高的聚酯制 备1,000～10,000旦的高强度单丝的连续方法，此种重旦单丝优选地 为长方形断面，宽-厚比大于2.0(列4，行6～12)，用于增强轮胎。类 似地，Henning在GB 2 221 186A中公开了一种由高粘度聚酰胺制成 的重旦高强度尼龙单丝，较好具有非圆形断面，即，大致为扁平、带 状断面，但带有圆角(第6页开头)。另一些有关尼龙长丝的公开是， Cornelis的美国专利4,012,557，其中公开了用含水溴化钾或溴化钠 处理粉末形式的尼龙-6，并将其挤出为椭圆断面长丝(例如，自列4， 行8起)，所获长丝的尺寸，Cornelis没有披露；再有，Jennings的 美国专利4,702,875和4,801,503，其中公开并图示(图2)了一种长- 宽比大于3的带状断面高强度尼龙长丝。
纵横比是聚酯短纤维周边断面的长轴与短轴的比值。正如可从实施 例1中的对比数据(表I)中看到的，对比例D和E具有1.5∶1和1.7∶1 的低纵横比，它们提供的优越性不如我们采用约1.85∶1或更高的高纵 横比断面短纤维所获得的那样大，因为，对比例D和E染出的色泽显 著来得浅，相应地，需要的染料将多得多；这一点在本文稍后联系到 图1时还将提到。我们优选使用纵横比最高约3∶1的简单椭圆断面聚 酯纤维。随着纵横比的增加，将出现“闪光”的趋势，因此，大于约3.5∶1 的纵横比一般是不希望的，避免出现“闪光”的要求则是带状断面之 所以不合意的原因之一，此种带状断面已在文献中提及，请参见前面 段落。
本发明在下面的实施例中将得到进一步说明。除非另行指明，所有 份数、比例及百分数，一律指重量而言。
在每个实施例中，按相同聚合物配方和聚合物粘度的聚合物通过不 同的纺丝孔进行熔融纺丝，制成不同椭圆断面的样品丝束，以便获得 适合进行得色量和自由端纺纱比较的要求断面形状。同样为了进行比 较，作为参照(标准)样，即展示目前的工业技术状况，对圆形丝束按 与试验样品一样的方式进行了染色和纺纱。
在每个实施例中，熔融纺丝为丝束的聚合物是在聚合时添加了0.12 mol％偏苯三酸链支化剂(以偏苯三酸三羟乙基酯的形式加入)的聚(对苯 二甲酸乙二醇酯)。如上面所指出的，实施例4中的聚合物还包含相当 数量的PEO。聚合物相对粘度的测定基本上按照Hancock等人在美国专 利4,704,329，列9，行6～11中所述，但所测定的溶液是通过将0.40g 纤维溶解在5.0溶剂中获得的。用于纺纱以提供参照样品的圆形丝， 自然是通过圆形纺丝孔纺出的。用于纺纱以提供对比样的荷叶边椭圆 (4gSO)和花生断面的丝束，是采用分别基本按照Clark等人在美国专 利4,707.407的图2，以及Tanaka在日本Heisei 4-370,209的图6 中所示构型的纺丝孔纺出的，这2篇专利在上面均提到过。表I中简单 椭圆对比长丝D和E(纵横比分别只有1.5∶1和1.7∶1)的纺丝所采用 的纺丝孔形状像条形狭缝似的，长度分别为15密耳(0.38mm)和16密 耳(0.4mm)，在狭缝的每条长边中间处有朝外的圆形膨胀部分，构成 最大宽度，分别为7密耳(0.18mm)和5密耳(0.15mm)，除此之外，D 的狭缝其形状就如同每端均为方角的矩形，而E的狭缝则具有圆弧状 的端部。用于纺纱以提供本发明短纤维纱线的简单椭圆长丝(牵伸后纤 维的纵横比为2.5、2.7和3.2)全都是通过狭缝纺出的，2个平行长边 的全长分别为16密耳(0.4mm)、15密耳(0.38mm)和28密耳(0.71mm)， 宽度分别为3.5密耳(0.089mm)、3密耳(0.076mm)和4.3密耳(0.109 mm)，上面第一和第三种(纺丝孔)狭缝具有圆弧端，而第二种则为矩形 的孔。要知道，这样的狭缝之所以能够生产出简单椭圆断面的丝，是 因为刚刚挤出的熔体在纺丝孔下方立即发生膨胀所致，聚合物粘度、 骤冷及卷绕速度是重要的因素，通常希望通过经验和实验来获得要求 的特定非圆断面形状，这些都是本领域技术人员所掌握的。椭圆丝可 通过其他形状的纺丝孔来制造，这一点也是很清楚的，例如，由本身 就是椭圆形状的纺丝孔，或者再利用膨胀作用，如果希望的话。制造 各种平滑非圆断面聚酯丝的能力乃是此前就已知的，不是本发明的一 部分，本发明涉及，我们在采用具有如本文公开的纵横比的简单椭圆 周边断面的聚酯纤维时所发现的惊人优点。
所获得的丝束随后按所描述的方式进行牵伸，退火、卷曲和上油， 以获得尽可能一致的单丝旦数、拉伸及卷曲性能。
有关本公开的纵横比的定义为，单丝断面周边的最大长度与最大宽 度之比，该长度是最长的轴，而且，长度轴与宽度轴彼此垂直，一般 地，但不一定穿过样品的中心。纵横比，是利用每个特定样品的断面 图像，按照如下所述的程序测量多根牵伸后纤维样品的长度和宽度获 得的。将纤维样品按照大致如《纤维的显微镜方法，其技术及应用》， J.L.Sloves编(Van Nostrand公司，纽约，1958，180～182)中所披露 的方法，固定在Hardy超薄切片机上并切割成薄片。随后，薄片被固 定在超级FIBERQUANT图象显微镜系统台(Vashaw科学公司，3597 Parkway Lane，Suite 100，Norcross，Georgia 30092)上，并在需 要的放大倍数下被显示在该超级FIBERQUANT图象显微镜的显示屏(阴 级射线管)上。选择一根纤维的一个薄切片图象并测量关键的纤维尺 寸。然后，计算出该比值。对视场中每种丝重复这一过程，以便得出 统计上有意义的样品组，得到的平均值在本文中给出。
拉伸性能是采用型号1122或1123 Instron试验机，采取0.5英 寸(13mm)表尺长度对纤维测定的。
上油量是作为FOT％(丝束表面含油)给出的，它是对从丝束上切取 的聚酯纤维测定的，测定方法为熟知的管子洗脱法，即以甲醇将油剂 从纤维上萃取下来以后，按重量分析测定油剂的重量百分数，结果表 示为纤维的重量百分数。
CPI(每英寸卷曲数)是采用传统方法，数出单位伸长长度的丝上的 卷曲数目加以确定的。
自由端纺纱(OES)试验是在Schlafhorst SE-9或SE-8细纱机(转 子纺纱机)上进行的，采用100％(聚酯)或50/50棉混纺条子，其制备方 法如实施例中所述。细纱机的配置和条件(包括室内温湿度条件)在每 个实施例期间均保持恒定，只不过按照试验设计要求对转子速度做了 调整。就每种试样而言，在同一组共24个部位(转子)上对各项目逐一 进行5～10h的考验。断头(纱线在纺纱箱中的成形故障)，利用SE-8 或SE-9仪器进行跟踪，并将故障数据规格化，表示为每种样品对应于 1000转子小时的故障次数。
为了比较得色量，每个品种在Schlafhorst SE-8上被纺成100％20/1 cc(295分特)自由端纱线。将获得的纱线针织成织物，然后，在单独 的浴中按每克织物用2％Terasil Blue GLF染料进行染色，染浴以每分 钟3°F(2℃)的速率从室温升高到260°F(127℃)，并在260°F保温30 min，这是一个聚酯工业染色的典型程序。然后，染色的织物经过干燥， 并在Color Mate HDS颜色分析仪上，采用D65标准日光光源，进行逐 一比较。该仪器给出ΔE数值，它定量地表示与圆形纤维标准颜色之间 的任何差异。与标准相差大于0.7单位的ΔE数值，就认为染色色光相 差1个等级，因此，为方便计，在表格中不仅给出ΔE值，而且给出色 泽差异(等级)数值。
实施例
实施例1
熔融纺丝制成不同椭圆形断面聚酯长丝纤维，采用原料为10LRV 的聚合物，纺丝板带有旨在使纺出的全牵伸纤维中获得不同特定断面 形状的纺丝孔。丝束由工业卷绕装置以1800码每分钟(1650mpm)的速 度卷绕在筒管上(成为丝饼)。以此种方式制备了数批按照本发明的2.5 和3.2纵横比的简单椭圆断面丝的丝饼以及如下的不符合本发明的对 比样，即：1.5和1.7较低纵横比的简单椭圆断面、较为复杂的花生状 的和一种4沟槽(4gSO)荷叶边椭圆断面的，以及作为参照样的圆形断 面的。每批丝饼(由筒管架上)合并为丝束，然后进行牵伸，蒸汽热处 理(退火)，卷曲，最后干燥，获得如表1中所示1.2(1.3分特)单丝旦 数及类似的拉伸及卷曲性能。牵伸和卷曲操作中，在所有试样上施用 相同的自由端纺纱用标准工业油剂。表1中的拉伸及卷曲性能以及上 油量(FOT)均相对于原料纤维而言。
每个试验批被切断为标准1.25英寸(32mm)的纤维长度，并以100％ 聚酯的形式进行梳理。某些被纺成100％的聚酯纱线并按照上面所描述 的程序进行得色量比较，而其余部分则在并条机上与70支(美国格令 制)(4.5g)梳理棉条进行掺混，生产出50/50、60支(4.4g)重量的涤 棉混合条子，然后，通过末道牵伸(即并条)就完成了牵伸-混合操作并 将条子重量减少到60支(3.9g)，该条子在同一Schlafhorst SE-9的 转子上与圆形参照样对比地进行纺纱，成为28/1cc(210分特)的纱线， 结果载于表1中，从表中可以看出，所有试样的椭圆形均在断头次数 上表现出明显减少，也就是与圆形商业参照样相比，在OES加工性能 方面有显著改进。
                               表1                                 比较     本发明     A     B     C     D     E     1     2   纤维形状 圆形参照 样    4gSO   花生   椭圆   椭圆   椭圆   椭圆   纵横比   1.0    1.6   2.2   1.5   1.7   2.5   3.2   纤维性能   强度g/d   (g/dtex)    5.2   (4.7)    5.2   (4.7)   5.3  (4.8)   5.0  (4.5)   5.1  (4.6)   4.9  (4.4)   5.3  (4.8)   T10g/d   (g/dtex)    4.1   (3.7)    3.8   (3.4)   4.0  (3.6)   3.5  (3.2)   3.9  (3.5)   3.8  (3.4)   3.8  (3.4)   伸长％    20    19   19   24   22   18   18   CPI   (CPcm)    9.2   (3.6)    8.7   (3.4)   9.4  (3.7)   8.7  (3.4)   9.5  (3.7)   7.9  (3.1)   9.5  (3.7)   FOT％    0.16    0.17    0.17   0.15   0.14   0.17   0.15   OES加工性能   断头次数106小时-   105×106rpm    303   -   -   60   72   153   119   得色性能   ΔE    标准   4.3   3.3   5.0   2.2   0.6   1.4   色光    标准   6   4.5   7   3  ＜1   2 从表1中容易看出本发明的简单椭圆断面在染色方面的优越性，相比 之下，纵横比1.5和1.7的椭圆断面则出现了3和7个色光等级的显 著得色量损失。同样，较为复杂的断面，如花生断面和4g荷叶边椭圆 断面，则分别出现4.5和6个色光档次的得色量损失，尽管花生断面 具有2～3.5范围内的纵横比。
换句话说，本发明的聚酯纤维，由于具有足够高纵横比的简单椭圆 断面，与同一商业标准相比未表现出很大的得色量损失，相反，其他 试验的断面，则表现出显著的得色量损失，但在OES加工性能上却都 显示出显著改进(根据试验结果，断头次数最多相当于圆形标准的约一 半)。
实施例2
基本上按照如实施例1中所描述的那样制备另外一组不同断面的长 丝。这些丝饼批当中包括：普通圆形断面的纤维作为参照样；本发明的 2.7纵横比的简单椭圆；以及2种花生断面，每种的纵横比各为2.0， 作为对比样。它们的性能载于表2中。
这些试验批被切断为标准1.25英寸(32mm)的纤维长度，某些按 照上面所描述的程序进行得色量比较，而其余部分则与棉花预掺混， 共混物被梳理成70支(4.5g)条子，然后在2段中牵伸为60支(3.9g) 条子，以便按照基本如实施例1中所述进行自由端纺纱试验。结果载 于表2中，它表明，花生断面之一表现出显著的得色量损失，相比之 下，本发明简单椭圆断面纤维则具有优异的染色表现。实际上，本发 明的这种简单椭圆断面比圆形参照样染得更深。表2还表明，本发明 的简单椭圆断面，与花生断面一样，在断头次数上表现出显著减少。
                                表2 纤维性能                         比较 本发明 纤维断面 圆形参照      花生 椭圆 纵横比 1.0  2.0 2.0   2.7 强度 g/d(g/dtex) 5.6(5.0)  5.2(4.7) 4.3(3.9)   4.9(4.4)  T10g/d(g/dtex) 4.3(3.9)  4.3(3.9) 2.7(2.4)   3.5(3.2)   伸长    ％ 18   15 17   17   CPI(CPcm) 9.7(3.8)  11.0(4.3) 10.2(4.0   10.6(4.2)   FOY％ 0.13  0.16 0.13   0.14   加工性能   106转子小时的   断头次数，-转子速度   110×106RPM 735  155 125   275   得色性能     ΔE 标准  - 3.3   0.4*   色光 标准  - 5   0
*染色比圆形参照标准更深(即，更好)。
实施例3
纺出的丝束，经牵伸并转化为基本如实施例1所述的短纤维，然后， 100％聚酯短纤维被梳理成60支(3.9g)条子，并在2段中牵伸(并条) 为50支(3.2g)条子，然后，在Schlafhorst SE-8自由端纺纱机上考 验加工性能。该性能数据表明，圆形断面聚酯短纤维在70,000rpm转 子速度下出现不可接受高的断头次数(420次/1000转子小时，超过200 次这一工业指标)，然而，本发明简单椭圆断面聚酯纤维在75,000rpm 的更高转子速度下断头次数为零。花生椭圆对比样也获得优异的自由 端性能，然而在得色量上表现出不可接受的损失，与本发明的纤维形 成鲜明对照，如表3所示。
                               表3 纤维性能                 比较     本发明 纤维断面 圆形参照   花生   椭圆 纵横比   1.0 2.0   2.7 Dpf(dtex)   1.05(1.17) 1.05(1.17)   1.02(1.13) 强度g/d(g/dtex)   5.8(5.2) 5.9(5.3)   5.9(5.3) T10g/d(g/dtex)   3.7(3.3) 4.7(4.2)   4.6(4.1) 伸长  ％   16 13   13 CPI(CPcm)   11.3(4.4) 9.6(3.5)   10.1(4.0) FOT％   0.10 0.14   0.12 得色能力 ΔE 标准 3.1  0.4 色光 标准 4  ＜1
实施例4
圆形断面的样品丝(还是作为参照样)和本发明简单椭圆断面样品 丝，由约20.3LRV的聚合物和约2.3wt％PEO，即600MW的聚(环氧 乙烷)制备，其余方面基本照实施例1所述，经过加工并在转子速度 107,000rpm条件下纺成纱线，并按照基本如实施例1中所描述的那样 进行比较。相关参数和结果总括在表4中，从表中可见，本发明的简 单椭圆断面纤维加工成纺制纱线的情况要好得多(故障率仅为圆形参照 样的1/4)，在得色量方面没有很大的损失。
                                   表4 聚合物  对照 本发明   LRV   20.4   20.2   600MW PEO，wt％   2.1   2.5   纤维性能   纤维断面   圆形     椭圆   纵横比   1.0   2.5   单丝旦数   (dtex)   1.24(1.38)   1.28(1.42)   强度gpd(g/dtex)   5.9(5.3)   5.1(4.6)   T10gpd(g/dtex)   3.7(3.3)   2.2(2.0)   伸长  ％   21   21   CPI  (CPcm)   9.2(3.6)   9.1(3.6)   FOT ％   0.14   0.15   加工性能   断头次数/106转子 小时-107×106rpm的转子速度   228   35   得色能力   ΔE   标准   1.0   色光   标准   1.5
为方便计，将我们所试验和测量的各种纤维断面的得色量(ΔE值)， 对染色织物纱线中的组分聚酯短纤维断面的纵横比作图，并示于附图 的图1中。圆形断面标准的纵横比为1.0∶1，ΔE为0.0。如图1所示， 各种纵横比的简单椭圆断面大多需要较多染料(实施例2的椭圆断面例 外，它染得比圆形参照标准更深)，从而生成一个如图所示的曲线，该 曲线显示出纵横比与ΔE之间的关系，其中低纵横比的椭圆纤维(不符合 本发明)的ΔE随着纵横比的从1.0∶1增加急剧升高，之后，在越过峰值 以后，随着纵横比越过峰值后进一步增加，便迅速降低，继而，在纵 横比大约在1.85∶1之处降到低于约1.0的ΔE值之后，ΔE值随纵横比 增加而降低的速率渐趋平缓，当纵横比为约2.0∶1时，曲线变得相当 平坦，之后，在越过更高的纵横比(约2.5∶1)之后，ΔE值随纵横比的 增加略有增加。ΔE与纵横比之间的这种关系是非常奇怪的。特别令人 吃惊的是发现，纵横比约1.85∶1及稍高的ΔE值与较低的纵横比，如 1.5∶1的椭圆断面相比，表现出如此明显的降低，而且，此种聚酯短纤 维在自由端纺纱中表现得明显优于圆形断面的传统聚酯短纤维，然而 其染色效率却又比其他椭圆断面的聚酯短纤维，特别是纵横比较低的 那些，高得多。除了简单椭圆断面之外，在图1中还用“X”点表示出 复杂椭圆断面，即在前面的实施例中作为对比例的(4沟槽)荷叶边椭圆 断面和花生断面。
如上所述，我们发现，当使用约1.85∶1或更高的纵横比时，ΔE得 色量等于或小于约1.0，就是说，采用此种纵横比的简单椭圆断面，令 人惊奇地获得了，与传统圆形断面相对比的等于或小于约1.5的色差， 同时还获得在自由端纺纱能力方面的改进。当纵横比低于约2.0∶1，尤 其是低于约1.9∶1时曲线斜率比较陡峭，得色量变得对纵横比变化较 为敏感，致使得色量管理变得较为困难。这就是为什么我们优选操作 在这一问题潜伏区域之外的原因，即应在至少约2.0∶1，尤其约2.1∶1 的纵横比，或者再高一些的区域。然而，倘若采取恰当的措施，例如 仔细设计纺丝板和小心管理聚合物粘度，我们相信，有人能够采用更 低的纵横比进行生产，例如1.85～1.95，并同时获得可接受的得色量。
虽然表1的得色量数据是从自由端纺纱所得纱线的织物上获得的， 但我们相信，这种在得色量方面的惊人优点是由于纤维断面所致，因 此不仅自由端纺纱的纱线(在生产率上的改进特别具有商业潜力)，而 且相信也适用于由类似断面(类似纵横比)的短纤维或连续长丝制成的 其他纱线。此外，还注意到美学方面的优越性(与圆形断面相比)，即 由椭圆断面(2.5∶1纵横比)的纤维的纱线制成的100％聚酯针织物，已 被专家评委们认定比圆形断面的更为柔软、细腻和不那么粗硬。