具有松弛步骤的多级拉伸制造技术

本发明专利技术涉及用于由具有聚合物、盐、溶剂和水浓度的聚合物溶液制备纤维的连续干纺丝方法。在纤维被挤出并骤冷之后，使所述纤维接触包含溶剂、盐和水浓度的调理溶液。调理溶液作用于纤维以在拉伸之前塑化纤维。调理溶液具有一定浓度的溶剂、盐和水，以便纤维被塑化至拉伸所必需的程度但是不会塑化纤维至使得纤维再次溶解于聚合物溶液中的程度。由该方法制造的热处理纤维具有改善的收缩性并且可被染色成较暗色调。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及间位芳族聚酰胺及其它高性能纤维的生产。专利技术背景用于纺纱纤维的间位芳族聚酰胺聚合物可通过二胺诸如间苯二胺与二甲酰氯诸如间苯二甲酰氯的溶液基反应获得。该反应生成盐酸副产物，所述酸性副产物可通过加入碱性化合物以生成盐来中和。纤维随后由这种聚合物、盐及溶剂的溶液纺成，并且这样做使得相当大一部分的溶剂在纤维初始形成期间从纤维上除去。接着采用随后的步骤以从纤维上除去尽可能多的溶剂并拉伸纤维以得到改善的纤维物理特性。遗憾的是，从由聚合物、溶剂和盐的组合纺成的纤维上除去溶剂由于据信化学络合物而复杂化，所述化学络合物在纤维中的盐和溶剂之间形成。据信需要长的加工时间以有足够的时间用于溶剂从纤维的传质并拉伸纤维。因此，用于纤维制造的方法已被物理分离或解耦成两个分离的步骤，一个用于纺丝纤维，在高速率或速度下操作；随后为缓慢速率或速度的洗涤和拉伸过程。因此，需要将可使两个过程耦合在一起的纺丝后快速除去纤维上的溶剂的方法。专利技术概述在一个实施方案中，本专利技术涉及其中聚合物、水和盐的溶液被挤出到气体介质中的连续干纺丝方法。气体介质除去该气体介质中纤维上至少25重量％的溶剂。纤维随后在具有第一浓度的溶剂和盐浓度的水溶液中骤冷，其中所述水溶液处于第一温度下。接下来使纤维接触第二浓度的盐和溶剂下的水性调理溶液，其中所述水性调理溶液处于第二温度下。在纤维被调理之后，随后对纤维进行拉伸。在一些实施方案中，在纤维被拉伸之后，纤维可用水进行洗涤并干燥。在另外一些实施方案中，还可通过加热纤维超过所述纤维的玻璃化转变温度对纤维进行热处理。附图简述当结合附图阅读时，可进一步理解
技术实现思路
以及以下专利技术详述。为了举例说明本专利技术，在附图中示出了本专利技术的示例性实施方案；然而，本专利技术并不限于所公开的具体方法、组合物及装置。此外，附图未必按比例绘制。在附图中：图1示出了挤出纤维的横截面，其显示出内部和外皮；图2示出了图1中挤出纤维横截面的热线图；图3示出了可用于本专利技术实施中的工序及工艺的图表；图4为显示纱线中长丝横截面的显微照片的扫描图像，所述图像示出红色染料在纤维表面附近浓缩；图5为示出图4中纱线为具有晶体结构的间位芳族聚酰胺的拉曼光谱，所述晶体结构为高温下具有低收缩性的间位芳族聚酰胺纤维的属性；图6为示出与图4中所示纱线相比利用改进方法制备的纱线中长丝横截面的显微照片的扫描图像；图7为示出与图4中所示纱线相比利用改进方法制备的纱线中长丝横截面的显微-->照片的扫描图像；图8为显示图7纱线中长丝横截面的显微照片的扫描图像，所述图像示出红色染料浓缩在纤维表面附近；图9为示出与图4中所示纱线相比利用改进方法制备的纱线中长丝横截面的显微照片的扫描图像；图10为示出与图4中所示纱线相比利用改进方法制备的纱线中长丝横截面的显微照片的扫描图像；并且图11为示出与图4中所示纱线相比利用改进方法制备的纱线中长丝横截面的显微照片的扫描图像。例证性的实施方案的专利技术详述通过参见与附图及实施例相关的以下专利技术详述可更易于理解本专利技术，所述附图及实施例形成本专利技术公开的一部分。应当了解本专利技术并不限于本文所述、所示(或所述且所示)的其体装置、方法、应用、条件或参数，并且本文所用术语仅仅为了以举例的方式描述特定实施方案而不旨在限制受权利要求书保护的本专利技术。此外，除非在上下文中以另外方式清楚表明，如包括所附权利要求的说明书中所用，单数形式“一个”或“这个”包括复数，并且参考的特定数值包括至少该特定值，如本文所用，术语“多个”是指一个以上。当表达数值范围时，另一个实施方案包括由一个特定值，或者至另一特定值，或者两者均包括。类似地，当数值被表示为近似值时，应当理解，通过利用先行词“大约”，特定值形成另一个实施方案。所有均包括或结合端值在内。应当理解，为清楚起见本文描述在不同实施方案中的本专利技术的某些特征也可组合在单个实施方案中被提供。相反，为简便起见描述在单个实施方案上下文中的本专利技术的多个特征也可单独或以任何子组合提供。此外，指定在范围内的参考值包括该范围内的每个值。术语“干纺丝”是指用于制备长丝的方法，所述方法通过将溶液挤出到具有气体气氛的加热腔室中以除去大部分溶剂，留下具有足够物理完整性的固体或半固体长丝以至于其可被进一步加工。溶液包括溶剂中形成纤维的聚合物，所述溶液以连续流股挤出通过一个或多个喷丝孔以形成长丝。这不同于“湿纺丝”或“气隙湿纺丝”(也已知为气隙纺丝)，其中聚合物溶液被挤出到液体沉淀或骤冷介质中以再生聚合物长丝。换句话讲，在干纺丝中，气体为主要的初始溶剂提取介质，而在湿纺丝中，液体为主要的初始溶剂提取介质。在干纺丝中，在去除聚合物上的大量溶剂并形成固体或半固体长丝之后，长丝可随后用另外的液体处理以冷却并进一步凝结长丝，接下来洗涤长丝以进一步提取剩余的溶剂。术语“间位芳族聚酰胺纤维”包括间位取向的合成芳族聚酰胺聚合物。所述聚合物可包括主要为芳族的聚酰胺均聚物、共聚物、或它们的混合物，其中至少85％的酰胺(-CONH-)连接基与两个芳环直接相连。所述环可以是未取代的或取代的。当两个环或基团沿着分子链相对于彼此间位取向时，所述聚合物为间位芳族聚酰胺。共聚物优选具有不超过10％的其他二胺替代用于形成所述聚合物的原有二胺，或具有不超过10％的其他二甲酰氯替代用于形成所述聚合物的原有二甲酰氯。添加剂可与芳族聚酰胺一起使用。并且已发现，按重量计最多达13％的其他聚合材料可与芳族聚酰胺共混或键合。优选的间位芳族聚酰胺是聚间苯二甲酰间苯二胺(MPD-I)及其共聚物。一种-->此类间位芳族聚酰胺纤维为芳族聚酰胺纤维，得自E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington，DE)，然而间位芳族聚酰胺纤维还可以多种形式获得，以商品名得自Teijin Ltd.(Tokyo，Japan)；以商品名得自Unitika，Ltd.，(Osaka，Japan)；以商品名New间位芳族聚酰胺得自Yantai Spandex Co.Ltd(Shandong Province，China)；以及以商品名芳族聚酰胺1313得自Guangdong Charming Chemical Co.Ltd.(Xinhui，Guangdong，China)。间位芳族聚酰胺纤维本性是阻燃的，并且可使用多种方法通过干纺或湿纺纺丝。然而美国专利公开3,063,966、3,227,793、3,287,324、3,414,645和5,667,743是用于制备可用芳族聚酰胺纤维的可用方法例证。术语“纤维”是指在垂直于其长度的横截面积上具有较高长宽比的相对柔韧的物质单元。在本文中，术语“纤维”与术语“长丝”或“末端”可互换使用。本文所述的长丝横截面可为任何形状，但是通常为圆形或菜豆形。纺丝到卷装中线轴上的纤维称作连续纤维。纤维可被切割成短长度，称作短纤维。纤维可被切割成更小的长度，称作絮状物。纱线、复丝或丝束包括多根纤维。纱线可被缠绕、加捻或两者均包括。如本文所用，术语“晶体纤维”是指热稳定的纤维，换句话讲，其在经受至多接近聚合物玻璃化转变温度的温度时不会有一点收缩。该术语具有一般性；换句话讲，本文所涉及的“晶体”纤维并不总是全部晶体且“非晶形”纤维并不总是全部非晶形。更确切地说，初生纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
连续干纺丝方法，所述方法包括：由溶液挤出纤维到气体介质中，其中所述溶液包含聚合物、溶剂、水和盐；除去所述气体介质中纤维上至少２５重量％的溶剂；在具有第一浓度的溶剂和盐的水性骤冷溶液中骤冷所述纤维，其中所述水性骤冷溶液处于第一温度下；用具有第二浓度的溶剂和盐的水性调理溶液接触所述纤维，溶剂的所述第二浓度高于所述第一浓度，并且其中所述水性调理溶液处于第二温度下；以及利用多个拉伸步骤在０．２５至２克／旦尼尔的张力下拉伸所述纤维至少３倍的初始速度，其中每个拉伸步骤之间的停留时间为至少１秒钟。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-12-19 12/0043301.连续干纺丝方法，所述方法包括：由溶液挤出纤维到气体介质中，其中所述溶液包含聚合物、溶剂、水和盐；除去所述气体介质中纤维上至少25重量％的溶剂；在具有第一浓度的溶剂和盐的水性骤冷溶液中骤冷所述纤维，其中所述水性骤冷溶液处于第一温度下；用具有第二浓度的溶剂和盐的水性调理溶液接触所述纤维，溶剂的所述第二浓度高于所述第一浓度，并且其中所述水性调理溶液处于第二温度下；以及利用多个拉伸步骤在0.25至2克/旦尼尔的张力下拉伸所述纤维至少3倍的初始速度，其中每个拉伸步骤之间的停留时间为至少1秒钟。2.权利要求1的方法，其中所述聚合物为间位芳族聚酰胺聚合物，其中所述盐在所述溶液中的重量百分比按所述溶液的总重量计为至少3重量％。3.权利要求2的方法，其中所述聚合物包含聚间苯二甲酰间苯二胺。4.权利要求1的方法，其中所述纤维以超过150码/分钟的速率被骤冷。5.权利要求1的方法，其中所述第二温度高于所述第一温度。6.权利要求1的方法，其中所述气体介质保持在至少250℃的温度。7.权利要求1的方法，其中所述第一浓度的溶剂和盐包括使得溶剂以按所述水性骤冷溶液的总重量计在2％至20％范围内的重量百分比存在于所述水性骤冷溶液中，和使得盐以按所述水性骤冷溶液的总重量计在0.5％至10％范围内的重量百分比存在于所述水性骤冷溶液中。8.权利要求1的方法，其中所述第一温度在0℃至20℃的范围内。9.权利要求1的方法，其中所述第二浓度的溶剂和盐包括使得溶剂以按所述水性调理溶液的总重量计在5％至40％范围内的重量百分比存在于所述水性调理溶液中，和使得盐以按所述水性调理溶液的总重量计在1％至10％范围内的重量百分比存在于所述水性调理溶液中。10.权利要求1的方法，其中所述第二温度在30℃至100℃的范围内。11.权利要求1前方法，其中所述纤维在多个辊上被拉伸。12.权利要求1的方法，其中所述纤维从所述骤冷步骤到离开所述拉伸步骤被拉伸其单位线...

【专利技术属性】
技术研发人员：MH赫丁格，EN鲁迪西尔，DW卢基，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US