一种纺丝和拉伸聚酰胺的连续加工方法及其设备技术

本发明专利技术是一种抽丝和拉伸聚酰胺纤维的连续加工的方法，它包括：（ａ）熔融聚酰胺和通过一个喷丝嘴从熔融的聚酰胺中抽出纤丝；（ｂ）使纤丝骤冷；（ｃ）施加纱线涂饰剂于纤丝上；（ｄ）由一套蒸汽和加热装置对纤丝进行蒸汽和加热处理，该装置包括一个蒸汽箱和至少一个被加热的导丝轮；（ｅ）拉伸纤丝；和任选地（ｆ）使纤丝结构成型。所获得的纤丝具有低收缩性，高结晶度和高百分含量的α型结晶。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
聚酰胺纱线一般是通过如下过程而制成熔融抽成一股或多股纤丝，然后被卷绕在一筒上，停留一些时间(有时指保温时间)，随后在第二步被拉伸和结构成形。此两步法制成的纱线具有高结晶度和低收缩性。此外，在两步法制成的纱线中高百分含量的结晶是α型，它比γ型结晶稳定。一步法，常指抽丝-拉伸-结构成形方法(SDT)，它已被有效地发展，但它制成的纱线在热成形过程中具有低结晶度和高收缩性。此外，与两步法纱线相比。这些纱线包含较低百分含量的稳定的α结晶。这些纱线的缺点在于它具有与同等的热成形产品不同的“旦”数。另一个缺点在于这些纱线的非常光滑的表面，它将导致在加工纱线成织物时纱线-导轮间的高摩擦力，从而表现出不希望有的不均匀性，如条纹。为了解决后一问题，美国专利3，414，646描述了一种制备聚碳酸酰胺纤丝的方法，它在拉伸步骤前使用蒸汽对纤丝进行处理。美国专利3，761，556披露了一种制备卷曲的聚酰胺纱线的方法，它包括在进行拉伸和卷曲之前的一种两步蒸汽加工方法。为了改进染色的尼龙纱线的耐臭氧褪色性，美国专利4，396，570描述了抽丝和拉伸尼龙6纤丝的连续方法，它在拉伸之前使用蒸汽在一展开槽中对纤维进行处理。本专利技术的一个目的是提供一种抽丝和拉伸聚酰胺的连续方法，该方法用来制备具有高结晶度、较高百分含量的α结晶和低收缩性的聚酰胺纱线。另一个目的是提供一种用于此方法的设备。本专利技术的目的可通过抽丝和拉伸聚酰胺纤维的连续方法而实现，该方法包括a)熔融聚酰胺，然后通过一个喷丝嘴从熔融聚酰胺抽出纤丝;b)使纤丝骤冷;c)施加一种纱线涂饰剂于纤丝上;d)由一套蒸汽(处理)和加热装置对纤丝进行蒸汽和加热处理，该套装置包括一个蒸汽箱和至少一个被加热的导丝轮;e)拉伸纤丝;和任选地f)对纤丝进行结构成形。抽丝和拉伸聚酰胺纤丝的连续方法是已知的，例如，根据美国专利3，414，646、3，761，556和4，396，570。在这里将它们引入本文作参考。聚酰胺以普通术语“尼龙”而众所周知，它是长链合成聚酰胺。尼龙以二胺和二元羧酸中原子数来区分，例如，尼龙6/6表示由六亚甲基二胺和己二酸通过缩聚得到的聚合物。其它尼龙类是由仅仅一种反应性单体类(如氨基羧酸或内酰胺)得到的。聚氨基己酸是由已内酰胺聚合得到的，公知是“尼龙6”。商业上可购的和用于本专利技术目的的是所有直链可熔融抽丝的聚酰胺。优选用于本专利技术目的的是尼龙6，尼龙66，尼龙6/10，尼龙6/12，尼龙11，尼龙12，尼龙66T，尼龙6I6T，它们的共聚物，及它们的混合物，特别优选的是尼龙6。在步骤(a)中，聚酰胺被熔融在一挤出机中，然后通过一个喷丝嘴抽成纤丝。这些纤丝在步骤(b)中被流动骤冷介质(如空气)骤冷。在步骤(c)中，一种纤丝涂饰剂，如100%的油或包含5至30%涂饰剂固体的水质乳液。被施加于纤丝上。涂饰剂被计量施加于纤维上或使用一接触双辊被施加于纤维上。合适的涂饰剂可包括如下组分酯类，植物油类，烷氧基化的植物油类，烷氧基化的酸类，烷氧基化的二元酸类，烷氧基化的山梨(糖)醇的酯类，烷氧基化的脱水山梨(糖)醇类，烷氧基化的烷基苯酚类，和磷酸酯类。优选的涂饰剂包含植物油类，烷氧基化的二元羧酸类和磷酸酯类或包含酯类，植物油类，烷氧基化的植物油类，烷氧基化的烷基苯酚类，和磷酸酯类。在步骤(d)中，由一套蒸汽(处理)和加热装置对纤丝进行蒸汽和加热处理，该套装置包括一个蒸汽箱和至少一个被加热的导丝轮。在蒸汽箱中使用蒸汽对纤丝进行处理，其中蒸汽温度在约60℃至约180℃，优选约100℃至约150℃，最优选约120℃至约140℃。在一个优选的实施方案中，纤丝从蒸汽箱外部通过，其中蒸汽箱由蒸汽发生器喷口各自释放蒸汽，该喷口具有直径约0.1至约2.0mm，优选约0.5至1.0mm。在一个优选实施方案中，在步骤(d)中喷口数目对应于所使用的阶梯式导丝轮上的阶梯数。优选蒸汽箱被安置在两个导丝轮之间。喷口释放蒸汽优选在蒸汽箱的两侧，其中蒸汽作用在通过的纤丝上。为了让纤丝以较好的直线状通过喷口，蒸汽箱的喷口被安置在狭槽中。这种蒸汽箱的优点是不存在冷凝水问题，因为蒸汽释放到空气中和蒸发掉。冷凝在蒸汽箱中的水通过排水管被分离出。对于纤丝从蒸汽箱内部通过的实施方案，存在问题在于在纤丝上有水冷凝下来。在步骤(d)中，优选使用两个导丝轮，至少其中一个能被加热。导丝轮可被电加热或蒸汽加热到温度为约60℃至约180℃，优选约100℃至约160℃，最优选约120℃至约160℃。纤丝绕过两个导丝轮和蒸汽箱约1至约50次，优选约5至约30次，最优选约10至20次。在这种加热过程中，纤丝拉长约10%至约20%。为了调节这种伸长率，对于导丝轮的尺寸，本专利技术一个优选实施方案使用至少一个阶梯式导丝轮。该导丝轮优选具有与纤丝的卷数一样多的阶梯数。阶梯数可在约1至约50，优选约5至约30，最优选约10至约20个阶梯数。为了减少任何一种摩擦，优选使用两个阶梯式导丝轮，它们的直径逐阶梯变化约0.2%至约10%，或者，在使用一个阶梯式导丝轮的情况下，让这一数值翻一倍。可以使用两个以上的导丝轮，但不是特别需要。还可使用一个以上的蒸汽箱，但也不是特别需要。基于纤丝的速度在约5至40米/秒，优选在约10至约20米/秒，那么，纤丝在蒸汽和加热装置中的停留时间是在约1至约9秒，优选在约2至约4秒。拉伸步骤(e)是在一个能被加热的拉伸导丝辊上进行，拉伸比在约1.1至约5.0，优选在约2.0至约4.0。任选的结构成形步骤(f)是在现有技术中公知的，可利用蒸汽、空气、热空气，溶剂，水，卷曲辊，等等。优选使用一种利用蒸汽或热空气的结构成形喷头。测定尼龙6纤维的结晶相中α和γ结晶的百分含量的方法，在现有技术中是公知的，而极好的参考文献是R.F.Stepaniak，A.Garton，D.J.Carisson，和E.S.Clark，Journal of Applied Polymer Science，21卷，P2341(1977)。测定尼龙纤维中百分结晶度在现有技术中是公知的，它一般是由所测得的纤维密度值和固有的密度值计算非晶和结晶相(百分含量)。由这种方法制成的纤丝表现出一种休珀巴(Superba)收缩(在129℃通道中测得)，其值在约18%至约20%，作为对比，不使用这种蒸汽和加热处理的纤丝的收缩率在约25%至28%。使用乳液涂饰剂和应用这种处理，则收缩率在18%以下。在117℃通道中测得的Superba收缩率将从未处理的纤丝的约17-19%降至由本专利技术方法制备的纤丝的约9-12%。在附图说明图1中，由喷丝嘴抽成的纤丝1，通过骤冷装置2，然后通过涂覆涂饰剂的装置3，纤丝继续绕过导轮4，到达蒸汽和加热装置，该装置包括导丝轮5(能被加热)、蒸汽箱6和导丝轮7(能被加热)。纤丝可绕过两个导丝轮5、7和蒸汽箱6几圈(在图2中有18圈)。然后继续绕过导轮8到达抽丝导轮(能被加热并附带一个从动轮9a)，进一步到达拉伸导丝轮10(能被加热并附带一个从动轮10a)。纤丝从拉伸导丝轮10继续到达结构成形装置11，随后到达冷却装置12，再从牵引导丝轮13上绕过到达卷取装置14，在其上纤丝被一个卷绕机卷取。图2表示蒸汽和加热应用装置，它包括阶梯式的导丝轮5和7(能够被加热)和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽丝和拉伸聚酰胺纤丝的连续加工方法，它包括：（ａ）熔融聚酰胺和通过一个喷丝嘴从熔融的聚酰胺中抽出纤丝；（ｂ）使纤丝聚冷；（ｃ）施加一种纱线涂饰剂于纤丝上；（ｄ）通过一套蒸汽和加热装置对纤丝进行蒸汽和加热处理，该装置包括一个蒸汽箱和至少一个被加热的导丝轮；和（ｅ）拉伸纤丝，和任选地（ｆ）使纤丝结构成形。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GM肯特，A阿门，
申请(专利权)人：美国BASF公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]