纺丝—取向的聚酯细丝及其制备方法技术

通过选择聚合物的粘度和纺丝条件，用简化的直接纺丝－取向的方法制备聚酯细丝。这种细丝具有优异的机械性能和均匀性，并且更可取地具有良好的可染性和缩率的平衡。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对聚酯细丝、其制备和用途的改进，并且是关于聚酯细丝、其制备和用途。过去，或多或少是以复制和/或改进天然纤维为目的，用于服装的合成纤维(包括聚酯纤维)已被普遍地提供给纺织工业用于织物和服装。多年来，例如被制造和被用于服装的商品合成纺织长丝，基本上具有与比较普通的天然纤维(即棉花和羊毛)相似的单丝旦数(dpf)。然而最近，尽管增加成本，已经能够买到dpf范围与天然蚕丝相似(即大约1dpf)、甚至低旦(即低于约1dpf)的聚酯长丝。最近商业上对这种较低的dpfs(例如约1dpf)、以至低旦有兴趣的各种原因，已经被提出。关于这种对细旦聚酯长丝增加兴趣，近来已经写出了许多文章。然而，对于制备这种细丝，关于在纺丝(即挤出和卷绕)技术中的任何困难，已公开的技术细节很少，这些纺丝技术已被使用，乃至是所希望有的。尽管在该项技术中技艺熟练的那些人所熟知传统的制备和加工技术不能用于这种细丝。例如，在“TextileMonth”1990年6月第40-46页中，对于制造微纤丝讨论了三种方法，即1)对于细旦的常规纺丝，2)分裂双组分纤维(较高旦的)，3)从较高旦的双组分纤维中溶解除去一种组分。应该认识到，第2和第3种方法包括双组分纺丝，首先形成较高旦的长丝，然后处理这种纺出的较高旦长丝，得到降低旦的长丝，但是这种加工技术不是本专利技术的主题。本专利技术涉及通过一种新颖的直接纺丝/卷绕方法制造细丝，这与先纺丝和卷绕成较高旦的双组分长丝，然后必须进一步加工以得到用于纺织品的想要的降低旦细旦长丝的方法大不相同。另一种制造降低旦长丝的2-步可能性是，纺丝大于1旦的长丝，然后在纺丝操作后拉伸长丝。但是这种可能性有该技术中已讨论过的一些重要缺点;一方面对可以实现的拉伸的量有一些实际上的限制;另外与直接纺丝-取向的长丝相比，拉伸长丝在性能上还有一些产品缺点;而且必须考虑到这种加工(即拉伸)的成本，尤其是在先包装纺丝出的长丝后，作为一个分离的操作进行拉伸时，例如单丝或经纱拉伸。这种拉伸的建议可能已经包括了常规的拉伸技术，或者可能已包括了其他技术，例如空气动力学作用或者长丝已被固化后的再加热，但是还提倡在足够张力下去拉伸(有时称为空间-拉伸，如果在没有差速导丝盘的情况下进行)。已经提出的一些直接纺丝的方法依赖于所用的特定的聚合物组分，例如依赖于特定的粘度，这具有一些缺点，因此最好是采用一种方法，该方法不需要利用特殊的粘度或者其他特殊成分的特性。总之，该技术中已经公开的现有的聚酯长丝制备技术没有特别针对和不适于通过单一的直接纺丝/卷绕操作生产细旦聚酯长丝的实践，或者包含一些限制和缺点。因此，最好是提供这样一种没有这些缺点的制造具有想要的dpf和性能的细聚酯长丝的直接纺丝方法。本专利技术解决了这一问题。本专利技术的长丝是“纺丝-取向的”，“纺丝-取向的”的含义在工艺中以及在下文中加以论述。最初是通过“分裂”方法来制造商品聚酯长丝，该方法在纺丝和未拉伸卷绕长丝以后含有一个独立的拉伸步骤。在五十年代，Hebeler在美国专利2604667和2604689中提出聚酯熔体高速纺丝的可能性。在七十年代，正如Petrille在美国专利3771307中和Piazza与Reese在美国专利3772872中所述的那样，聚酯熔体的高速纺丝成为制备纺丝-取向的长丝的方法的基础，这种长丝已被用作拉伸-变形的喂入丝。聚酯熔体高速纺丝还是其他一些方法的基础，这些方法首先被公开于七十年代，例如Knox在美国专利4156071中以及Frankfort和Knox在美国专利4134882和4195051中所公开的。这些技术披露了纺丝-取向的长丝和拉伸长丝之间在精细结构和性能上的基本差异;纺丝-取向的长丝的聚酯分子的指示取向是由(高速)纺丝获得的;拉伸长丝的指示取向是在卷绕纺丝过的长丝之后，作为一个完全分离的过程由长丝的拉伸产生的，或者甚至是在卷绕之前，但是是在冷却熔体形成固体长丝之后，在拉伸这种长丝之前作为一种连续过程由长丝的拉伸产生的。本专利技术的目的是提供具有纺丝-取向特征的细丝，这是因为这种特征能提供有利的性能。以下根据本专利技术提供几个特性和实例1)一种制备纺丝-取向的聚酯细丝的方法;2)具有旦数约为1或1以下的纺丝-取向聚酯细丝，这种细丝具有增强的机械性能和纤度均匀性，使它们特别适合于高速纺织过程;3)纺丝-取向聚酯细丝，特别适于在高速变形、卷曲和卷绕过程中用作拉伸喂入丝;4)纺丝-取向的聚酯细丝，特别适于在关键染色的单层机织物和平针织物中用作直接-使用的纺织丝，而不需要另外的拉伸或热处理;特别适于用作不需要拉伸的空气喷射变形和堵塞箱式卷曲的喂入丝;如果需要，可以将这种细丝均匀地冷拉伸，制成收缩率较高的经纱，这种经纱具有适于关键染色的最终-应用的染色均匀性;5)拉伸了的纺丝-取向聚酯细丝，特别适于在关键染色的单层机织物和平针织物中用作纺织丝;以及制备这种精细拉伸的细长丝的方法;6)能在常压条件下染色而不用染色载体的膨化变形聚酯细长丝;以及制备这种膨化变形的细长丝的方法;7)混合的长丝，其中的细丝是本专利技术的细丝;并且特别是混合的长丝，其中除了在旦数、截面和/或收缩潜力方面不同之外，所有长丝都是本专利技术的长丝。特别是根据本专利技术，提供以下内容一种制备纺丝-取向的聚酯细丝的方法，其中，(ⅰ)所选择的聚酯聚合物的相对粘度(LRV)约为13-23，零剪切熔点(TM°)约为240-265℃，玻璃化转变温度(Tg)约为40-80℃;(ⅱ)将上述聚酯熔化和加热到高于表观聚合物熔点(TM)a的温度(Tp)范围约为25-55℃，最好是约为30-50℃;(ⅲ)将得到的熔体足够快地过滤，结果在聚合物的熔化温度(Tp)的停留时间(tr)少于4分钟;(ⅳ)以约0.07-约0.7克/分(g/min)的质量流速(W)，将过滤过的熔体通过纺丝板丝孔挤出，选用的丝孔的截面面积(Ac)约为125×10-6cm2(19.4mils2)至1250×10-6cm2(194mils2)，最好是约为125×10-6cm2(19.4mils2)至750×10-6cm2(116.3mils2)其长度(L)和直径(DRND)的比值(L/DRND)至少约为1.25，最好低于约6，特别是低于约4;(ⅴ)当挤出的熔体从纺丝板丝孔射出，经过至少约2cm并且少于约(12dpf1/2)cm的一段距离时，要防止挤出的熔体直接冷却，那里的dpf是纺丝取向的聚酯细丝的单丝旦数，dpf最好是约1-0.2dpf，特别是约0.8-0.2dpf;想要的平均沿终端方向(along-end)的旦数的散布(DS)低于约4%，最好低于约3%，特别是低于约2%;(ⅵ)最好是用温度(Ta)低于聚合物玻璃化转变温度(Tg)并且速度(m/min)约为每分钟10-30米的径向空气，将变细了的纺丝线(spinline)冷却到低于聚合物的Tg;(ⅶ)对于制备特别适于拉伸喂入丝的长丝，这种长丝的特征在于延伸率为7%(T7)时的强度范围约为0.5-1g/d，要变细到表观纺丝线应变(εa)范围约为5.7-7.6，表观纺丝线内应力(σa)约为0.045-0.195克/旦(g/d)，最好是约为0.045-0.105g/d;对于制备特别适合于直接使用的长丝，这种长丝的特征是延伸率为本文档来自技高网...

【技术保护点】
旦数约为１－０．２的纺丝－取向的聚酯细丝的制备方法，其中，（ｉ）所选择的聚酯聚合物的相对粘度（ＬＲＶ）约为１３－２３，零剪切熔点（ＴＭ°）约为２４０－２６５℃，玻璃化转变温度（Ｔｇ）约为４０－８０℃；（ｉｉ）将上述聚酯熔化和加热到高于表观聚合物熔点（ＴＭ）ａ的温度（Ｔｐ）范围约为２５－５５℃；（ｉｉｉ）将得到的熔体足够快地过滤，结果停留时间（ｔｒ）少于约４分钟；（ｉｖ）以约０．０７－约０．７克／分的质量流速（Ｗ）将过滤了的熔体通过纺丝板丝孔挤出，选用的丝孔的截面面积（Ａｃ）约为１２５×１０↑［－６］ｃｍ↑［２］至１２５０×１０↑［－６］ｃｍ↑［２］，其长度（Ｌ）和直径（ＤＲＮＤ）是这样的，以致（Ｌ／ＤＲＮＤ）一比值至少约为１．２５和少于约６；（ｖ）当挤出的熔体从纺丝板丝孔射出，经过至少约２ｃｍ并且少于约（１２ｄｐｆ↑［１／２］）ｃｍ的一段距离（ＬＤＱ）时，要防止挤出的熔体直接冷却，那里的ｄｐｆ是纺丝一取向的聚酯细丝的单丝旦数；（ｖｉ）将挤出的熔体冷却到低于聚合物的玻璃化转变温度（Ｔｇ），并将它变细到表观纺丝线应变（εａ）约为５．７－７．６，表观纺丝线内应力（σａ）约为０．０４５－０．１９５ｇ／ｄ；（ｖｉｉ）然后在约为５０－１４０ｃｍ的距离（Ｌｃ）处，用一个低摩擦表面将冷却了的长丝集束成复丝束；（ｖｉｉｉ）以约为２－６ｋｍ／ｍｉｎ的卷绕速度（Ｖ），将复丝束圈绕起来。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：RJ科林斯，HRE弗兰克福特，SB约翰逊，BH诺克斯，小EE莫斯特，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]