專利名稱：聚酯纖維的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用作橡膠產品例如輪胎和帶的增強材料的高模低縮工業(yè)聚酯纖維的制造方法，該方法紡絲效率高，使得聚酯纖維具有均一的物理性能。
本發(fā)明具體涉及聚酯纖維的制造方法，其包括步驟在紡絲期間熔融-擠出聚合物而不增加該聚合物的特性粘度IV，以便該聚合物的特性粘度降到最?。灰?000米/分鐘或更高速度卷繞，以便生產未牽伸絲，隨后經玻璃化轉變溫度(Tg)或小于該溫度的3段溫度牽伸該未牽伸絲束；其中通過在噴嘴正下方設置渦流板A，能以高紡絲效率制造纖度和物理性能均一的聚酯纖維。通過加捻并浸漬本發(fā)明聚酯纖維，制造出浸膠簾子線，該簾線強度高、尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異。
通常，E-S為7.0-8.0％且尺寸穩(wěn)定性優(yōu)異的絲束，用做橡膠產品例如輪胎和帶的增強材料，它用于制造HMLS(高模低縮)浸膠簾子線，通過經噴嘴擠出聚酯聚合物熔體，經固化區(qū)域冷卻熔體，其中設置單獨的加熱裝置(例如，150-450℃的加熱套筒)，以2000米/分鐘或更快的速度卷繞獲得的聚酯，并在玻璃化轉變溫度(Tg)或更高溫度牽伸它，如圖3所示。按照現有技術，一部分穿過復絲絲束的冷卻空氣在噴嘴正下方形成渦流。也有一部分擠出的長絲被渦流快速驟冷而產生毛細管或粘著絲束，造成絲束的纖度不均和絲束的物理性能不一致，而且由于牽伸中長絲的物理性能不一致導致形成毛細管，因此，紡絲效率降低。
參見

圖1，它是簡圖說明的本發(fā)明聚酯纖維制造方法。特性粘度IV為1.00-1.15且回潮率為30ppm或更低的固相聚合聚酯切片在聚合催化劑即銻化合物存在下經歷熔體紡絲工序，該催化劑在聚合物中的存在量為250-400ppm。例如，當該量小于250ppm時，由于聚合速率低，導致聚合效率變低。另一方面，當該量大于400ppm時，裝填壓力(pack pressure)和噴嘴的沾污速率增加，即操作效率因聚合完成后催化劑沉積而變差。
將熔融聚合物的溫度控制在290-300℃范圍內，以便能夠防止熔體紡絲步驟中熱分解和水解所引起的擠出絲束粘度降低，其特性粘度為0.94-1.02。
例如，當本發(fā)明切片的回潮率大于30ppm時，在紡絲過程中容易發(fā)生水解，以至由于纖維的特性粘度降低而不能獲得高模量纖維。另外，當切片的特性粘度IV大于1.15時，在紡絲過程中，長絲被頻繁切斷，并且由于在低溫下紡絲導致紡絲張力過度增加，從而紡絲和牽伸效率降低，擠出絲束的橫截面不均一。
護罩長度L為40-120mm且擠出絲束4保持200-250℃穿過該護罩直到其達到驟冷區(qū)3。此后，絲束4經過驟冷區(qū)3驟冷，用上油裝置5上油，然后用5對導絲輪6至10在聚酯聚合物的玻璃化轉變溫度Tg或更低溫度經3個階段牽伸，最后生產出絲束11。
根據本發(fā)明，渦流板A設置在噴嘴2正下方驟冷區(qū)3上部的復絲絲束中，致使穿過復絲絲束的冷卻空氣不會經渦流板A向上吹向噴嘴2，而是和復絲絲束4一起向下移動，因此防止產生渦流，從而解決了現有技術中的問題。
另外，可使用2或3個渦流板A以便更有效地防止冷卻空氣形成渦流，如圖2A和2B所示。
按照本發(fā)明，將護罩長度L，即噴嘴2正下方到驟冷區(qū)3的長度控制在40-120mm的范圍內，噴嘴正下方為200-250℃的低溫，該溫度低于聚酯聚合物的熔點，且從噴嘴2擠出的長絲被快速冷卻，使得固化溫度升高而無需在噴嘴2正下方安裝單獨的加熱套筒。
如上述，通過降低噴嘴2正下方溫度，使排出聚合物的固化溫度和紡絲張力升高，這樣就形成了縛結鏈，而且未牽伸絲的取向度增加，從而能夠制造高強且尺寸穩(wěn)定性出色的絲束。
用導絲輪6至10將擠出長絲以2000米/分鐘或更高的速度卷繞，以使未牽伸絲的取向度能在40×10-3到50×10-3范圍內。這些長絲經過3階段牽伸——于溫度50-70℃進行的第一牽伸，于溫度50-70℃進行是第二牽伸，以及于溫度60-77℃進行的第三牽伸——制造絲束11，所有這些溫度均低于聚酯聚合物的玻璃化轉變溫度(78℃)。
例如，當未牽伸絲的取向度小于40×10-3時，浸膠的熱處理期間，強度較大降低，而且浸膠簾子線的E-S增加，這使得尺寸穩(wěn)定性變差。另一方面，當取向度大于50×10-3時，由于最大牽伸比低，不能獲得足夠強度的絲束。
這當中，在牽伸步驟中，當牽伸溫度高于玻璃化轉變溫度時，由于在長絲中過度結晶而形成毛細管，導致牽伸絲的紡絲效率和物理性能變差。
按照本發(fā)明，控制絲束的牽伸比，使得原絲的特性粘度為0.94-1.02，無定形取向函數(fa)為0.70-0.80，Mi(初始模量)為93-120g/d，Mt(最終模量)為5-70g/d，強度為6.5-9.3g/d，伸長為11-18％，收縮率為6-7.5％，結晶度為47-51％，并且晶體大小為36-45。
由上述絲束獲得的浸膠簾子線具有6.3g/d或更高的強度，3.0-4.5％的收縮率以及3.0-4.0％的平均伸長，因此，能夠獲得高強度和優(yōu)異尺寸穩(wěn)定性的浸膠簾子線。
因此，本發(fā)明的優(yōu)點在于，由于聚合物切片的特性粘度可能不比常規(guī)方法聚合物切片的更高，從而降低了將該切片的特性粘度升高到要求水平所需的固相聚合能，并且通過減少切片內部和外部之間粘度的差別即減少固相聚合的缺點，增加聚合物的粘度均勻性，從而改進了最終產品的紡絲效率和物理性能。
此外，本發(fā)明的其它優(yōu)點在于，通過將噴嘴正下方的聚合物維持在250℃或更低的低溫使聚合物得到快速固化，以2000米/分鐘或更高速度卷繞，并且使未牽伸時取向度最大，因此，能以較低牽伸比制造高強度聚酯纖維。
本發(fā)明的絲束具有高強度、低收縮率和浸膠時熱處理期間略微降低的強度。這樣，通過加捻例如以兩股合股并加捻該絲束，接著在浸膠時熱處理而制造的浸膠簾子線，具有高強度和低收縮率。另外，該浸膠簾子線用做橡膠產品例如輪胎和帶，或者其它工業(yè)材料的增強材料。實施例和對比例將特性粘度IV為0.65且回潮率為20ppm的固相聚合聚酯切片在聚合催化劑即銻化合物存在下于擠出機中進行熔體紡絲加工，該銻化合物在聚合物中的存在量為360ppm，且該聚合物通過紡絲組件經紡絲分配管通過噴嘴以500-600g/min紡絲，該紡絲組件中，設置每條分配管中有3個單元的靜態(tài)混合器。
擠出長絲穿過噴嘴正下方100mm長的護罩部分并穿過驟冷區(qū)，其中以0.5米/秒的速度吹20℃的空氣，使擠出長絲固化。此后，將聚合物上油，并用導絲輪以2100米/分鐘卷繞，隨后，使用其它導絲輪對其進行3段牽伸，這3個階段包括，溫度60℃的第一牽伸、溫度60℃的第二牽伸和溫度75℃的第三牽伸。
此后，經2％的松弛制造1000旦尼爾的絲束，并將其卷繞。
按照本發(fā)明的一個實施例，渦流板A如圖1所示設置在噴嘴正下方100mm距離處。另一方面，在對比例的情形中，如圖3所示未設置渦流板。表1描述了這些結果。
表1

*(u％)是標準偏差(δ)。
如上述，本發(fā)明的優(yōu)勢在于，通過使用渦流板A防止了噴嘴正下方冷卻空氣形成渦流，從而能夠避免按照常規(guī)方法所產生的問題，例如形成毛細管和卷曲，并且本發(fā)明的優(yōu)勢還在于，能夠經低溫牽伸以高紡絲效率制造纖度和物理性能均勻的高強低縮工業(yè)聚酯纖維。
現已以舉例說明的方式描述了本發(fā)明，要理解的是，所使用的術語意圖是描述而不是限定。根據以上教導，本發(fā)明可能有許多修改和變化。因此，人們將會明白，本發(fā)明可在所附權利要求的范圍內實施，而不限于這些具體描述。
權利要求
1.聚酯纖維的制造方法，包括步驟將290-300℃時特性粘度為1.00-1.15且回潮率為30ppm或更少的固相聚合聚酯切片熔融，經噴嘴將熔融聚酯紡絲，并使用冷卻空氣將其冷卻，以2000米/分鐘或更高的速度卷取擠出的長絲，制造未牽伸絲，牽伸該未牽伸絲，其中在噴嘴下方的驟冷區(qū)的上部設置渦流板A。
2.權利要求1的方法，其中使用兩塊渦流板A。
3.權利要求1的方法，其中使用三塊渦流板A。
4.權利要求1-3中任何一項的方法，其中將該未牽伸絲經3階段牽伸，于溫度50-70℃進行第一牽伸，于溫度50-70℃進行第二牽伸，并于溫度60-77℃進行第三牽伸。
全文摘要
公開一種制造聚酯纖維的方法，其包括步驟熔融－擠出一種聚合物而不增加該聚合物在紡絲期間的特性粘度，使聚合物的特性粘度減少最??；將噴嘴正下方的氣氛維持低溫度，使未牽伸絲的取向度最大；以2000米/分鐘或更高速度卷繞該聚合物，以便生產未牽伸絲，隨后經低溫的連續(xù)3階段牽伸該未牽伸絲。該方法的優(yōu)點是，通過在噴嘴正下方使用渦流板A防止冷卻空氣形成渦流，能夠以高紡絲效率制造纖度和物理性能均一的高強低縮聚酯纖維，而不形成毛細管和卷曲。
文檔編號D01F6/62GK1407145SQ0210357
公開日2003年4月2日 申請日期2002年2月7日 優(yōu)先權日2001年9月7日
發(fā)明者吳德鎬, 金亨鏡 申請人:株式會社曉星