新型的连续聚酯长丝制造技术

在大于５千米／分的高卷取速度下纺制改进的聚合物长丝，而最好用７－１２千米／分速度，其中使刚挤出的长丝进入一个以低的正压力受控加热空气维持于超大气压的封闭区中．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用一种以受控的高卷取速度进行熔融纺丝的改进方法来制造新型的均匀聚合物长丝。早已知道，聚合物长丝(如聚酯)可以在无须任何拉伸(即初纺条件下)用5千米/分或更高的高速度直接纺制而成。这种方法首先由Hebeler公开在美国专利2，604，667中用于聚酯。近10年对此兴趣已大增，许多书都公开了在如此高纺丝速度下进行熔融纺丝的方法。在美国专利4，134，882和4，195，051中，Frankfort等人公开了具有高可染性，低精练收缩率和良好热稳定性的新型均匀聚酯长丝和加有少量捻度的长丝，它们采用在5千米/分或更高的卷取速度下进行纺丝和直接卷绕而制成。最高速度的实例是8000码/分。卷取速度是被长丝缠绕(至少是部分缠绕)的第一个从动辊(即喂入辊)的速度。当要求均匀聚合物长丝时，(如适合纺制加有少量捻度的长丝)则必须用一个以恒定受控速度驱动的辊或等效的强制装置来卷绕长丝，这与用一个空气喷射器不同。后者对于如非织造产物的某些用途是满意的，但并不能用来生产足够均匀的长丝以制成用途广泛的加有少量捻度的长丝。Tanji等人在美国专利4，415，726中对以往几篇参考文献作了评述，并公开了在正常压力下能染色的聚酯长丝和长丝，并公开了一种在至少5千米/分受控的高纺丝(即卷绕)速度下生产这种具有改进的纺丝稳定性的聚酯长丝的方法。它取消掉了突然骤冷和横向气流骤冷。挤出的单丝最好通过一个至少为150℃的加热区。一个重要的环节是长丝用一个吸丝器受到真空作用或吸力。这最好给长丝有一个大于纺丝速度十分之一的速度。加热区和吸丝器要分开足够的距离，以避免长丝在吸丝器中粘连在一起。加热区和吸丝器在高速纺丝中达到高纺丝效率和稳定性。Tanji的实施例9-14说明使用了加热区和吸丝器，而实施例1-7说明用经向骤冷而无任何加热区或吸丝器。这些实施例生产的聚酯长丝，它的外观性能与分别为7.8和9千米/分速度生产的长丝相比较，9千米/分是在实施例中使用的最高卷绕速度。Tanji讨论了采用高达12千米/分速度的可能性。Tanji并没有解释为什么他们制造的聚酯纤维有改进的可染性。但Shimizu等人1983年6月在Dorbirn第22届国际合成纤维讨论会上发表的题为《聚对苯二甲酸乙二醇酯的高速纺丝结构发展和它的机理》一文，用类推法说明了随表面(外皮)空隙增加可染性提高，这与双折射和机械性能的下降一致的。Shimizu等人是注意到当在5千米/分左右高速纺制聚酯长丝时，产生颈缩(像颈样变形)现象的专家之一。从经济观点讲，很希望在相对较高速度下熔融纺制的长丝有同样的或较好的机械性能。即使这样将意味着聚酯产物只有相当于普通的聚酯长丝通常的可染性，而不是任何如Tanji等人公开的，与纺丝产生的空隙相关的改进的可染性。但是A.Ziabicki教授在《纤维世界》1984年9月号，8-12页发表的题为《纺丝速度的物理极限》一文中提出怀疑高速能否制取有较好机械性能的纤维，纺丝速度是否有任何不能超越的固有的极限(只集中于物理的和材料的因素以及包括经济和技术方面问题)。Ziabicki教授断定存在这样一种速度，超过此速度预期将不会使结构和纤维性能有进一步的改善。在两篇研究聚酯长丝参考文献中，提及到Ziabicki教授认为最大值为5-7千米/分左右。这正好与由Tanji提出的速度最高到9千米/分和由Shimizu提出的结果相一致。因此，很令人惊奇地提供一种以更高的速度用熔融纺丝来纺制聚合物长丝的改进方法，而没有伴随产生由先有技术中所呈现和预测的机械性能的损失。与Tanji用高卷取速度卷绕，用一个吸丝器辅助从喷丝板卷取长丝来制取聚合物长丝的公开相反，已有几种制取聚合物长丝的公开，它们是把长丝挤到一个加压箱中，并用空气压力，如用一个空气喷嘴或一个吸丝器从加压箱中卷取长丝，而没有用任何卷绕机或其它强制驱动辊去推动长丝以受控的速度向前行进。所制取的长丝有许多用途，特别是用于非织造的纺织品中，但它们并没有制作用途广泛的加有少量捻度的长丝所需的均匀性。这是因为只使用一个空气喷嘴来推动长丝，即没有用卷绕机或其它受控强制驱动机构所造成的内在多变性(即沿同一长丝和不同长丝之间)之故。确实，所制得的长丝常很不均匀，以至会自然卷曲，这对于用在如非织造物可能是有利的，但并不适合其它用途的需要。按照本专利技术，提供了一个用于熔融纺制均匀聚合物长丝的改进方法，它通过一个喷丝板上的毛细管，以至少5千米/分的受控高卷取速度进行纺丝，它包括位于喷丝板以下的长丝颈状收缩，其特征是用顺流气体以协助长丝的卷取，改进的特征在于上述气体是在受控的低于约1Kg/cm2正压下通向紧位于喷丝板底下的封闭区，并保持其高于大气压力，同时其特征还在于长丝是通过一文丘里管而离开上述封闭区，文丘里管有一个收敛的入口和通过一个颈缩与一个漏斗型的出口相连，该颈缩位于长丝的颈状收缩部位之上。在这样高卷取速度下，通过均匀地加速顺流空气从而使靠近喷丝板表面的长丝受到张力，这样一种方法可以改进纺丝的连续性。在文丘里管中的热空气或其它气体的速度可以为长丝速度的约1.5到约100倍，因此空气对长丝起着牵引作用并保持它们至少在140℃温度。由于离开文丘里管的长丝是高速和高温的，颈状收缩程度将明显减少(不然在如此高速下长丝通常要出现严重颈状收缩的)，结果使长丝更高和更均匀地被取向(无定形部分与结晶部分之间差别很小)。因此，长丝有着较高的强度，而且也有更好的纺丝连续性，特别是当卷取速度增高到7千米/分以上时。很令人惊奇的是使热粘性的聚合物多股丝有可能集束并足够稳定地通过一个具有较小颈缩的文丘里管，而这些多股丝彼此并不会产生粘连，基本上也不会与文丘里管的壁相粘。所以有这种成功的理由之一可能是由于文丘里管前面区段非常低的超大气压力。按照紧挨喷丝板之下的长丝性质，用导纱器的办法来校正任何粘连问题是不切合实际的。如果长丝相互接触，预料它们将聚结(这在先有技术中已指出)，而且很难把它们分离开。类似地，长丝每接触一次漏斗，都将留下聚合物沉积物，这就会进一步增加粘壁的倾向。在310℃(聚合物熔点以上40℃)，通一个直径约1厘米颈缩的文丘里管已成功地纺制出多达34根的单丝。最好在颈状收缩点之后用一个吸丝嘴，即位于文丘里管之后，以加速冷却和进一步减少气动阻力以便进一步减低纺丝张力和提高纺丝连续性。本专利技术的聚酯长丝用图2作进一步解释，图2是一张断裂强度(克/旦)与DSC吸热温度(熔点℃)关系图。本专利技术的聚酯长丝全在图2中ABCDA所围的面积之内，其断裂强度至少比图中BC线所确定的强度更高。BC线的强度也可通过t＝79.89-0.278T的关系式来表示，其中T是DSC吸热温度，t是以克/旦计的断裂强度。图1是一张实施本专利技术所用的部分装置的俯示图。图2是一张有关本专利技术的聚酯长丝断裂强度与DSC吸热温度关系图。参见附图，为了用来说明所选取的实施例包括箱体(10)，由它构成室(12)，即一个侧面封闭的区段，通过输入导管(14)向里送入加热的惰性气体，导管(14)安于箱体壁(11)上。把环形丝网(13)和环形的隔板(15)同心地安装在箱体(10)中，以便使输送到室(12)的气体分布均匀。把喷丝头组合件(16)置于箱体的上方正中心。把喷丝板(未画出来)连接到纺丝头组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚酯长丝，它具有约２６４到约２７３℃的ＤＳＣ吸热温度和比下式表示的断裂强度更大的强度，ｔ＝７９．８９－０．２７８Ｔ，其中Ｔ是ＤＳＣ吸热温度（℃），ｔ是断裂强度（克／旦）。

【技术特征摘要】
US 1986-4-30 857,2781.一种聚酯长丝，它具有约264到约273℃的DSC吸热温度和比下式表示的断裂强度更大的强度，t...

【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明施家滋，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]