用于制造高强度聚丙烯纤维的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于制造具有６ｃＮ／ｄｔｅｘ以上强度和４０％以下延伸率的高强度聚丙烯纤维的方法。为了尽可能产生具有高纤度的纤维，首先用２５０℃以下的低熔点纺造纤维条，并在通过一气态冷却介质冷却纤维条的同时以１００ｍ／ｍｉｎ以下的较低的牵引速度抽出纤维条。接着通过具有４∶１以上总拉伸比的至少三个拉伸阶段对纤维条进行拉伸，其中纤维条在第一拉伸阶段内得到占总拉伸的至少７０％的部分拉伸。在拉伸后将纤维条切断成聚丙烯纤维。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过连续熔融纺丝、牵引、拉伸和将纤维条切断成聚丙烯纤维来制造具有高强度和低延伸率的高强度聚丙烯纤维的方法。
技术介绍
由DE3539185已知一种这一类型的用于制造高强度聚丙烯纤维的单级方法。在这种已知方法中在纺造后为了冷却直接将纤维条引入一水浴内，接着在一拉伸区内以最高达10∶1的高拉伸比对其进行拉伸。由于纤维条在水池内较快的冷却造成在单根纤维的边缘区域内较高的预取向，结果造成差的可拉伸性。此外这种已知方法只适用于制造具有在3dtex以上范围内的单纤维纤度的较粗的纤维。单是由于水浴引起较高的单根单丝上的摩擦作用便不允许纺造具有较细纤度的纤维。但特别是在采用这种纤维来加强混凝土时希望纤维强度高而且细。由DE19860335A1已知一种聚丙烯纤维，其中在液体中快速骤冷的缺点通过气冷代替。由此虽然可以制造较小纤度的纤维条，但是有这样的缺点，即纤维具有大于60％的高的延伸率。但是在强化混凝土基体时已经证明，加强纤维的延伸率应该近似相应于待强化的基体材料的延伸率，从而可以尽可能早地由纤维承担载荷并使基体得到保护。因此具有较大延伸率的纤维的适用性受到很大限制。由EP0535373A1已知一种聚丙烯纤维，它虽然在高强度的同时具有必要的纤度，但是只能用复杂的两级工艺制造。其中纤维在纺造和拉伸后被临时存放，这时通过浸渍进行附加处理。接着在第二阶段内重新拾取、干燥和切断纤维条。
技术实现思路
现在本专利技术的目的是，提供一种开头所述类型的制造高强度聚丙烯纤维的方法，通过所述方法可以制造单纤维纤度小于2dtex的特细纤维。本专利技术的另一个目的是，提供一种实施该方法的装置。按照本专利技术这个目的通过具有权利要求1特征的方法以及通过具有权利要求12特征的装置实现。本专利技术有利的改进方案由各从属权利要求的特征和特征组合给出。本专利技术的特征为，一方面在纺丝时低的熔化温度结合慢的牵引速度有利于未拉伸纤维的局部分子取向，并形成较高的纤维强度。由于慢的牵引速度在纺丝后的冷却过程中单丝内的聚合物链之间出现低得多的内应力。通过接下来的在三个顺序衔接的拉伸阶段中的拉伸，考虑到在第一拉伸阶段中在纤维中已产生总拉伸量的70％，在纤维内可以进行连续的缓慢的聚合物结晶，从而除了高的强度外在纤维内形成低的残余延伸率以及相应的纤度。为了强化纤维的有利特性，在第二拉伸阶段内对纤维条的部分拉伸高于后面的第三拉伸阶段内的拉伸。因此在所述拉伸阶段内以分别逐渐降低的拉伸比进行总拉伸。为了在纺丝后在第一拉伸区内得到尽可能确定的部分拉伸，纤维条在熔融纺造后通过带有多个外壳面被冷却的拉伸辊的第一拉伸装置抽出。接着在第一拉伸阶段内引导纤维条穿过一高温拉伸通道，并将其加热到一100℃以上的温度以进行拉伸。为了在所述各拉伸阶段内实现尽可能连续的过渡，纤维条在第一拉伸阶段以后至进入第三拉伸阶段为止通过经过多个加热的拉伸辊的引导被连续地调温到一＞100℃的温度。为此形成第二拉伸阶段的拉伸装置的拉伸辊最好设计成被加热的。此外在第二拉伸阶段内可以通过另一高温拉伸通道对纤维条进行另一热处理。这里在所述高温拉伸通道内可通过热空气或通过热蒸汽加热纤维条。已经证明，在第一拉伸区内用热空气，而在第二拉伸区内用热蒸汽对纤维条进行调温，是特别有利的。在拉伸以后最好通过由第三拉伸阶段端部处的第四拉伸装置的多个冷却的拉伸辊的引导冷却纤维条。另一种方法变型方案这样来实现，即在拉伸后切断前对纤维条进行卷曲变形。为了达到10吨以上的尽可能高的日生产能力，纤维条最好通过一具有约60000-120000的大量喷丝孔的环形或矩形喷丝头挤出。按权利要求12的用于实施本专利技术方法的本专利技术的装置的特征为，拉伸阶段的形成和划分，从而可以制造具有6cN/dtex以上的高强度的、低于40％，尤其是低于20％的低延伸率的，具有在单纤维纤度上相应的纤度的聚丙烯纤维。其中中间的拉伸装置的拉伸辊最好设计成可加热的，以在拉伸期间得到对纤维条的均匀和连续的调温。在整个拉伸区的入口和出口处的拉伸装置最好设计成带有冷却的拉伸辊。附图说明下面借助于本专利技术装置的一个实施例参照附图详细说明本专利技术的方法。附图表示图1示意性地示出用于实施按本专利技术的方法的本专利技术的装置的第一实施例；图2示意性地示出按本专利技术的装置的另一实施例。具体实施例方式在图1中示意性地示出用于单级制造聚丙烯纤维的本专利技术的装置的第一个实施例。这种装置作为用于尤其是由聚丙烯制造短纤维的紧凑式纺丝设备在本领域是公知的。所述紧凑式设备以在最大为250m/min范围内的纺丝速度工作。从而可以达到每天高达50吨的非常高的生产能力。本专利技术的装置相当于这种紧凑式设备，为此具有一带有多个并排设置的纺丝位置2.1、2.2和2.3的纺丝装置1。图1中所示的实施例的纺丝2位的数量只是示例性的。每个纺丝位置2.1至2.3的结构相同，因此借助于纺丝位置2.1对它们作详细的说明。为了挤出多个纤维条最好设置一在其底侧上具有多个喷丝孔的环形喷丝头3。例如可在喷丝头3中以环形或矩形布置设置多达120000个喷丝孔。喷丝头3与一向喷丝头3输送压力下的熔体流的熔体源(这里未画出)连接。原则上挤出机、泵或两者的组合适合于作为熔体源，以向喷丝头3输送熔体流。纺丝位置2.1、2.2和2.3的喷丝头3设置在一加热的纺丝箱体15内。在纺丝箱体15的下面在纺丝位置2.1内设有一基本上与喷丝头3对中的冷却装置4。冷却装置4设计成一吹风装置，在该装置中由一环形吹风喷嘴产生冷区空气流，从而冷却空气从内向外穿过由纤维条形成的环形帘幕(Schleier)，以冷却纤维条。在所示实施例中从上方通过纺丝箱体15向冷却装置4输送冷却空气。但是冷却空气输送装置也可以侧向地位于喷出的纤维条附近。为了引导和处理在按图1的实施例中用附图标记5表示的纤维条，在纺丝装置1后面设置多个处理装置。首先纺丝装置1直接配设一牵引装置6。在每个纺丝位置牵引装置6都包括用于上油和引导纤维条5的装置。这样例如在上油时可以通过辊子在纤维条上施加上油剂。牵引装置6设置在纺丝装置1下方。通过牵引装置6纺丝位置2.1、2.2和2.3的纤维条5从垂直的路径中偏转出来并进行合并。这时也称为丝条或丝束的多个纤维条5由一第一拉伸装置7.1抽出。拉伸装置7.1直接设置在牵引装置6旁边。在拉伸装置7.1后面设置总共三个另外的拉伸装置7.2、7.3和7.4。在拉伸装置7.1、7.2、7.3和7.4之间分别形成一拉伸阶段。即在第一拉伸装置7.1和第二拉伸装置7.2之间形成一第一拉伸阶段9.1。在拉伸装置7.2和7.3之间形成一第二拉伸阶段9.2，在拉伸装置7.3和7.4之间形成一第三拉伸阶段9.3。拉伸装置7.1至7.4中的每一个分别具有多个以单圈缠绕引导纤维条5的拉伸辊8。拉伸装置7.1至7.4的拉伸辊8是受驱动的，其中拉伸装置7.1至7.4的拉伸辊8根据所希望的拉伸比以不同的周向速度运行。为了可同时对纤维条进行热处理，拉伸装置7.1至7.4的拉伸辊8根据要求的不同具有一冷却的辊壳或加热的辊壳。此外为了在第一拉伸装置7.1和第二拉伸装置7.2之间对纤维条进行热处理，在第一拉伸阶段9.1内设一高温拉伸通道10。在高温拉伸通道10内借助于热空气或热蒸汽将纤维条5调温到一预定温度。在第二拉伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造具有６ｃＮ／ｄｔｅｘ以上的强度和低于４０％的延伸率的高强度聚丙烯纤维的方法，具有以下步骤：１．１由一种具有≤２５０℃的熔体温度的聚丙烯熔体熔融纺造多个纤维条；１．２在以一气态冷却介质冷却所述纤维条的同时以一＜１００ｍ ／ｍｉｎ的牵引速度抽出纤维条；１．３在具有大于４∶１的总拉伸比的至少三个拉伸阶段中拉伸所述纤维条，其中所述纤维条在第一拉伸阶段中得到占所述总拉伸至少７０％的部分拉伸；１．４将所述纤维条切断成具有规定纤维长度的聚丙烯纤维。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H蒂迈尔，H克若帕特，
申请(专利权)人：苏拉有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]