改进的工业聚酯纱线高应力纺丝法制造技术

本发明专利技术提供聚对苯二甲酸乙酯纱线的高应力纺丝方法以得到机械性质改善的纱线。本发明专利技术的方法是用聚对苯二甲酸乙酯聚合物料通过喷丝板纺丝进行的，该喷丝板有很多排喷丝孔，其中至少一排喷丝孔大于相邻排的喷丝孔。先让从较大喷丝孔出来的纤丝与急冷介质接触，然后再与从较小尺寸的喷丝孔出来的纱线接触，以这种方法使纱线急骤冷却。随后拉伸所述的纱线，所用的拉伸比至少约为该纱线的最大拉伸比的８５％左右。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及生产高应力纺丝的工业聚酯纱线的改进方法。更具体地说，本专利技术涉及改进的高应力工业聚酯纱线的纺丝法，其中聚酯聚合物在高应力下纺丝以产生在纺出时具有较高双折射的纱线，随后再以进一步或多步进行拉伸。过去十年中，工业用聚酯纱线的高应力纺丝所生产出的纱线已在商业上取得显著成功。这些被称作高模数低收缩(HMLS)或者尺寸稳定的聚酯(DSP)纱线已经成为各种制品(包括轮胎、三角皮带、软管等)增强用的优选聚酯纱线，这些纱线在性能上有许多优点。例如在轮胎中可以减少侧壁起伏不平并改善行驶里程数和性能。此外，这类纱线还具有改进的功能特性，因此在纱线反复拉伸和松弛过程中产生的热量较少。高应力纺出的工业用聚酯纱线及其生产方法最早是在授予Davis等人的美国专利第4，101，525和4，195，052号中披露的，这两篇专利均在本说明书中列作参引资料。如Davis等人的专利中所披露的聚酯纱线及其一产方法大大改善了聚酯增强产品。此外，授予Mcclary的美国专利第4，414，169号公开了一种改进方法，采用改善的处理条件以生产高应力纺丝并在线拉伸(in-line)的纱线。这项专利也在本说明书中列作参引资料。总而言之，高模数低收缩(HMLS)纱线是在高应力条件下对具有高特性粘度的聚对苯二甲酸乙酯聚合物进行熔体纺丝(这样纺出时纱线的双折射大于约9×10-3)，随后对纺出的高双折射纱线进行拉伸而生产的，拉伸用于改变或改进纱线的物理性质，例如强度，模数和收缩性。在拉伸过程中纱线极易受到机械损伤，导致断裂的纤丝和/或向外伸出纱束的圈环，这在本行业中称作摩擦散损。断丝一般是由于试图在接近该种纱线所能达到的最大拉伸比下拉伸纱线以优化纱线性能所造成的。一般来说，已知当纱线纺出时的双折射增大时，该种纱线所能达到的最大拉伸比就会降低;但是正如Davis等人以及McClary的专利中所全面阐述的，为了改善内部纱线结构的稳定性，希望有较高的纺出时双折射。与普通型工业用纱线产品相比，HMLS产品一般会强度偏低一些(以韧度衡量)。由于这种纱线的强度低于以往的工业用聚酯纱线，一般的拉伸过程往往是在接近于可能达到的最高条件下操作以获得最高强度和/或优化其它性质，这反过来导致有可能增加前述的摩擦散损数量。虽然通过降低拉伸条件的苛刻程度可以减少摩擦散损，但其结果则可能是强度较低的产品或者缺乏其它最佳性质的产品。为了改进纱线韧度(即强度)和/或减少机械损伤(即减少拉伸后纱线中摩擦散损的数量)，曾经提出过许多工艺改进方案。这类建议包括改进过程的均一性以及用于纱线纺丝的聚合物的均一性。此外也曾建议用下列方式改进工艺方法，即改善加热控制(例如在喷丝板处)，急冷的均匀性，整饰的类型和施用方式，改善拉伸和卷绕过程的质量和均匀性。但总起来说所取得的成功十分有限。授予Roth等人的美国专利第4，514，350号和4，605，364号公开了聚酯纤丝熔体纺丝用的方法和设备，其中熔融的聚合物通过单块喷丝板上至少两排不同大小的喷丝孔挤出，随后使之急冷。靠近急冷源的喷丝孔的直径大于远离急冷源的喷丝孔直径。按照该专利，用特性粘度(Ⅳ)为0.62的聚合物经过直径范围为0.009英寸至0.010英寸的喷丝孔纺丝成为纤维。所得的纤丝其纤丝束内双折射的变异性大大减低，而纤丝之间旦数的变异性则明显增大，这就可能改善所得纤丝中染料摄入的均一性。对于高应力纺丝的工业用聚酯纤维，许多常用的工艺改进不会在最终产品中实现所希望的变化，而在其它情况下，这类改进又不能完全适用或有效，这是由于在高应力纺丝阶段加在熔融聚合物物流上的高应力和/或在随后的拉伸阶段施加在纤丝上的较大的拉伸力。本专利技术提供改进的方法以生产高应力纺丝的聚对苯二甲酸乙酯工业用纤维。本专利技术的方法可提供与以往的高应力纺丝工业用聚酯纱线强度(即韧度)相当的多纤丝纱线，同时显示较低程度的摩擦散损。本专利技术的方法也可以提供与以往的高应力纺丝聚对苯二甲酸乙酯纱线相比韧度较高的多纤丝聚酯纱线，而同时其摩擦散损程度相等或稍低一些。因此用本专利技术的方法可以改善纱线的机械性，包括摩擦散损程度和/或纱线强度。本专利技术的方法如下进行使具有较高特性粘度Ⅳ(宜高于0.8分升/克，dl/g)的熔融的聚对苯二甲酸乙酯通过有多排喷丝孔的喷丝板挤出，喷丝孔的平均直径在约0.015英寸和约0.035英寸之间(0.38毫米至0.89毫米)。至少有一排喷丝孔的孔径要大于相邻一排喷丝孔的孔径。从喷丝板出来的纤丝通过急冷区，在那里用气体介质依次扫经从各排喷丝孔出来的一排排纤丝以使纤丝急冷，其中急冷介质的走向是先接触从较大喷丝孔排中出来的纤丝，再接触从较小喷丝孔排中出来的纤丝。用足以提供高于约20×10-3纺出时双折射的应力从急冷区抽出多纤丝纱线，随即拉伸所纺出的纱线，宜在一级或多级中(以两级为好)达到至少约为其最大拉伸比的85%，总拉伸比宜为约1.6至约2.4之间，这取决于纱线纺出时的双折射。所述的喷丝板宜包括至少约5排喷丝孔，相邻喷丝孔排之间的平均直径差宜在约0.00005英寸至约0.0003英寸之间(0.0013毫米至0.0076毫米之间)。虽然原因尚未完全了解，但已发现本专利技术的纺出状态下的多纤丝纱线不呈现纤丝直径变异，这与用所有喷丝孔孔径相同的喷丝板纺丝所得的纺出纱线中所观察到的纤丝直径变异是根本不同的。此外，按照本专利技术所得的纺出纱线可以用较高拉伸比拉伸以产生较高韧度而不会明显增大纱线的摩擦散损程度，和/或在与以往商售HMLS纱线所用的同样的拉伸比下拉伸，但呈现较低的摩擦散损程度。在本专利技术较好的实施方案中，多孔喷丝板的平均孔径大小在约0.020英寸和约0.030英寸之间(0.51毫米至0.76毫米)。聚合物特性粘度宜大于约0.90分升/克，多纤丝纱线从急冷区抽出所用的条件宜足以使纺出纱线的纺出时双折射大于约30×10-3。还希望从急冷区抽出多纤丝纱线的速度应大于约5000英尺/分(1500米/分)，纺出的纱线宜随即拉伸以提供约7.0克/旦或更高的韧度。虽然迄今为止一般都是认为多纤丝高应力纺丝聚酯纱线所能达到的最大韧度主要取决于纱线纺出时的双折射以及用于纱线纺丝的聚合物的特性粘度，但根据本专利技术已发现，即使纱线纺出时的双折射和聚合物特性粘度保持恒定水平，仍有可能大大增加纱线的韧度。由于不明显增加纱线的摩擦散损(即纤丝断裂)而能够达到较高的韧度，本专利技术也就提供了一种方法，用这种方法可以得到高韧度而不要求所用的拉伸比达到或接近预计会出现明显纤丝断裂的程度。在构成本专利技术的一个组成部分的附图中附图说明图1示意说明按照本专利技术进行HMLS纱线纺丝用的较适宜的方法和装置;图2为较适用的椭圆形喷丝板的部分底视图，为了说明起见其中相邻喷丝孔排之间喷丝孔直径的差别作了夸大，图中急冷流体的流向用箭头表明;图3为图2中的喷丝板沿3-3线所取的截面图。图4为用纺出的纱线所得的拉伸后纱线的韧度与摩擦散损数之间的关系说明图，这些纺出的纱线具有基本相同的双折射性质，是分别由孔径恒定的喷丝板和各排之间喷丝孔径不同的喷丝板纺丝而成的。在以下的详细描述中，为了能实际使用本专利技术，介绍了各种较适用的本专利技术实施方案，但是，显然在描述这类较好实施方案时所涉及的各种术语都是用到它们的描述含义而不是为了加以局限。还有一本文档来自技高网...

【技术保护点】
改进的工业用聚对苯二甲酸乙酯多纤丝纱线高应力纺丝的方法，该方法包括以下步骤：使熔融的聚对苯二甲酸乙酯通过喷丝板挤出，该喷丝板有很多排平均直径在约０. ０１５英寸至约０. ０３５英寸之间的喷丝孔，所说的各排中至少有一排的喷丝孔其孔径大于所说各 排中相邻一排的孔径；从所述的喷丝板出来的纤丝通过急冷区，在该区中气体介质依次扫过从各排喷丝孔出来的各排纤丝而使纤丝急骤冷却，其中急冷介质先与所述的较大喷丝孔中排出来的纤丝接触，然后再与所述的较小喷丝孔中排出来的纤丝接触；在足以使所述 的多纤丝纱线的纺出时双折射高于约２０×１０↑［－３］的条件下，从所述的急冷区中抽出多纤丝纱线；随后拉伸所述的纱线到至少为其最大拉伸比的８５％；这样就可改进拉伸后多纤丝纱线的机械性质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD吉勃，NK波特，
申请(专利权)人：赫希斯特人造丝公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]