專利名稱：制備聚(對苯二甲酸1,3－丙二醇酯)纖維的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及聚酯紗及其制造。更具體地說，本發(fā)明涉及生產具有優(yōu)良物理性能的聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯纖維的方法。
背景技術：
聚對苯二甲酸乙二醇酯(″2GT″)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(″4GT″)通常被稱作“聚對苯二甲酸鏈烷二醇酯”，是常見商業(yè)聚酯。聚對苯二甲酸鏈烷二醇酯具有優(yōu)異物理和化學性能，特別是化學、熱和光穩(wěn)定性，高熔點和高強度。因此，它們被廣泛用于樹脂、薄膜和纖維。
通過二醇與二羧酸的反應產物的縮聚反應制備的聚酯可紡成紗。美國專利3,998,042描述一種制備聚對苯二甲酸乙二醇酯紗的方法，其中擠出的纖維在高溫(160℃)在水蒸氣射流輔助下，或者在低溫(95℃)在熱水輔助下進行牽伸。聚對苯二甲酸乙二醇酯可在兩段牽伸方法中紡成膨化連續(xù)長絲(BCF)紗，其中第一段牽伸的牽伸比大大高于第二段牽伸的。美國專利4,877,572描述一種制備聚對苯二甲酸丁二醇酯BCF紗的方法，其中擠出的纖維進行一段牽伸，喂入羅拉加熱到比聚合物Tg高或低30℃的溫度并且牽伸羅拉比喂入羅拉高出至少100℃。
美國專利6,254,961涉及將聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯紡成適合地毯用紗的方法。按照該專利，所發(fā)明的方法能達到大于1000m/min的牽伸速度，可心的是大于1800m/min的牽伸速度，因為所紡出的紗具有高強度。
美國專利6,284,370涉及一種聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯纖維，它具有適宜熱應力和適宜沸水收縮(率)并且，當機織或針織時，生產出的織物表現出較少因過分收縮所致僵硬現象，并且顯示從纖維特有的低彈性模量所預期的柔軟和卓越顯色性能。按照該參考文獻，該發(fā)明中使用的聚合物的特性粘度優(yōu)選介于0.4～1.5，更優(yōu)選0.7～1.2。該發(fā)明的聚酯纖維當用于服裝領域時優(yōu)選為復絲紗的形式。雖然紗的總旦數不受限制，但它一般介于5～200旦，優(yōu)選20～150旦。雖然單絲旦數不受限制，但它介于0.1～10旦，優(yōu)選0.5～5旦，更優(yōu)選1～3旦。又，根據該專利，重要的是，生產纖維使用的第一羅拉的圓周速度介于300～3,500m/min。該圓周速度優(yōu)選介于800～3,000m/min，更優(yōu)選1,200～2,500m/min。雖然第二羅拉的圓周速度取決于牽伸比，但是它一般介于600～6,000m/min。
美國專利2003/0127766一般地說涉及聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯BCF地毯改良斷面紗及其制備方法，特別是，聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯BCF地毯改良斷面紗及其制備方法。按照該參考文獻，特性粘度介于0.8～1.2并且含濕量等于或小于50ppm的聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯用作原料，并優(yōu)選以1500～4000m/min的紡絲速度進行熔融紡絲。紡制的長絲以1500～4000m/min的速度牽伸，并進行卷曲。
美國專利2003/0045611涉及制備含顏料成形制品(例如，纖維)的方法，用于纖維時，聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯的特性粘度等于或大于約0.6dl/g，典型值等于或小于約1.5dl/g。許多最終用途所優(yōu)選的粘度，特別是用于纖維和薄膜的，為等于或大于0.8dl/g，更優(yōu)選等于或大于0.9dl/g。聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯纖維和薄膜的典型粘度為等于或小于1.4dl/g，等于或小于1.2dl/g，或者等于或小于1.1dl/g。當用于商業(yè)生產時，紡絲速度優(yōu)選至少為約1,000m/min，最高可達約5,000m/min或更高，采用羅拉40作為參照速度。

發(fā)明內容
按照本發(fā)明第一方面，一種方法包括(a)將數均分子量至少為約26500且在250℃和48.65s-1剪切速率下的熔體粘度至少約350Pa的熔融聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯聚合物進行紡絲；(b)將長絲匯聚為紗線；(c)冷卻該長絲；以及(d)以大于3000m/min的速度牽伸長絲，從而生產出單絲旦數大于1且紗線旦數大于210的長絲。
優(yōu)選的是，該長絲以約1.1～約4.0的牽伸比進行牽伸。
優(yōu)選的是，該聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯的特性粘度介于約0.95～約1.10。
牽伸長絲可進行膨化和/或纏結處理。它們可膨化形成三維曲線卷曲。優(yōu)選的是，膨化包含讓長絲在熱流體噴射膨化裝置中接受噴吹和變形作用。
按照另一個方面，一種方法包括(a)通過紡絲板擠出特性粘度介于約0.95～約1.10、水含量小于約100ppm、數均分子量介于約26500～約50000且在250℃和48.65s-1剪切速率下的熔體粘度介于約350～約1000Pa的熔融聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯聚合物，成形為長絲；(b)將長絲匯聚為紗線；(c)冷卻該擠出的長絲；(d)給冷卻的長絲涂以紡絲油劑；任選地對長絲進行預交絡處理；(e)任選地加熱涂布的長絲至高于聚合物長絲的玻璃化轉變溫度但低于約200℃的溫度；(f)以大于3000m/min的速度牽伸該任選加熱的長絲以生產出單絲旦數大于1且紗線旦數大于210的長絲；(g)膨化該牽伸的長絲，使長絲經受熱膨化流體的噴吹和三維變形從而形成具有無規(guī)三維曲線卷曲的膨化連續(xù)長絲；(h)冷卻該膨化連續(xù)長絲至低于聚合物長絲的玻璃化轉變溫度；以及(i)對膨化連續(xù)長絲實施纏結處理。
優(yōu)選的是，膨化連續(xù)長絲在冷卻前進行纏結。在另一個方面，長絲可合股-加捻并熱定形成為紗線。該合股-加捻、熱定形的紗線可制成地毯。
附圖簡述提供的附圖僅用于說明的目的，不擬對本發(fā)明范圍造成限制。


圖1示意地表示切片干燥器和熔融擠出機；以及圖2示意地表示可用于本發(fā)明的紡絲配置。
發(fā)明詳述除非另行指出，所有百分數、份數、比值等均指重量而言。商標用上標表示。
另外，當數量、濃度或其它數值或參數以范圍、優(yōu)選范圍或優(yōu)選上限值和優(yōu)選下限值的清單形式給出時，都應理解為具體地公開了由任何一對任何范圍上限或優(yōu)選值和任何范圍下限或優(yōu)選值構成的所有范圍，不論這些范圍是單獨公開的與否。在本文中給出數值范圍之處，除非另行指出，該范圍都旨在包括其端點，以及范圍內的所有整數和分數。當規(guī)定某一范圍時，并不是說本發(fā)明的范圍局限于所給出的具體數值。
按照本發(fā)明第一方面，一種方法包括(a)將數均分子量至少為約26500且在250℃和48.65s-1剪切速率下的熔體粘度至少約350Pa的熔融聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯聚合物進行紡絲；(b)將長絲匯聚為紗線；(c)冷卻該長絲；以及(d)以大于3000m/min的速度牽伸長絲，從而生產出單絲旦數大于1且紗線旦數大于210的長絲。
該長絲可涂以紡絲油劑并，任選地，預交絡。優(yōu)選的是，該方法還包括對牽伸長絲實施膨化處理。牽伸長絲可膨化而形成三維曲線卷曲。優(yōu)選的是，膨化包含讓長絲在熱流體噴射膨化裝置中接受噴吹和變形作用。
優(yōu)選的是，該方法還包括對長絲實施纏結處理。
按照另一個方面，一種方法包括(a)通過紡絲板擠出特性粘度介于約0.95～約1.10、水含量小于約100ppm、數均分子量介于約26500～約50000且在250℃和48.65s-1剪切速率下的熔體粘度介于約350～約1000Pa的熔融聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯聚合物，成形為長絲；(b)將長絲匯聚為紗線；(c)冷卻該擠出的長絲；(d)給冷卻的長絲涂以紡絲油劑；任選地對長絲進行預交絡處理。
(e)任選地加熱涂布的長絲至高于聚合物長絲的玻璃化轉變溫度但低于約200℃的溫度；(f)以大于3000m/min的速度牽伸該任選加熱的長絲以生產出單絲旦數大于1且紗線旦數大于210的長絲；(g)膨化該牽伸的長絲，使長絲經受熱膨化流體的噴吹和三維變形從而形成具有無規(guī)三維曲線卷曲的膨化連續(xù)長絲；(h)冷卻該膨化連續(xù)長絲至低于聚合物長絲的玻璃化轉變溫度；以及(i)對膨化連續(xù)長絲實施纏結處理。
如上所述，膨化連續(xù)長絲可在冷卻前進行纏結處理。
按照另一個方面，該長絲可合股了-加捻并熱定形成為紗線?？捎珊瞎?加捻并熱定形的紗線制造地毯。
具體參見圖1，聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯切片裝入到干燥器10中進行干燥。聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯的特性粘度優(yōu)選介于約0.95～約1.10dl/g。特性粘度可介于約0.98～約1.04或約1.00～約1.02。優(yōu)選的是，數均分子量至少為約26500，更優(yōu)選至少約27500，最優(yōu)選至少約29000。優(yōu)選的是，數均分子量最高約50000，更優(yōu)選最高約45000，最優(yōu)選最高約40000。優(yōu)選的是，聚合物的熔體粘度至少為約350，更優(yōu)選至少約400，進一步優(yōu)選至少約450，最優(yōu)選至少約500Pa，在250℃和48.65s-1剪切速率條件下。還優(yōu)選的是，熔體粘度最高約1000，更優(yōu)選最高約900，進一步優(yōu)選最高約800，最優(yōu)選最高約700Pa，在250℃和48.65s-1剪切速率條件下。
干燥優(yōu)選地在約80℃或更高和約180℃或更低，最優(yōu)選在約150℃實施。聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯切片優(yōu)選干燥直至含濕量小于100ppm，更優(yōu)選約50ppm或更低，最優(yōu)選約40ppm或更低。干燥時間應為達到要求含濕量所要求的時間長度，優(yōu)選約4～約10h，更優(yōu)選約6～約8h。操作工應維持含濕量穩(wěn)定以便維持一致的熔體粘度。市售供應的干燥劑可以使用。干氮氣、空氣或其它惰性氣體可以使用。當含濕量在干燥器出口處于要求的水平時，就開始再熔融。
干燥的切片被喂入到任選的切片計量螺旋12，并計量加入到再熔器喉部14。
計量螺旋是任選的，因為該螺旋可用來控制切片的用量。切片計量螺旋一般配合螺旋再熔器使用。任何市售計量螺旋都可使用。
所謂“再熔器喉部”指的是連接計量螺旋和再熔器的管道。
再熔器可以是任何合適的單或雙螺桿擠出機。氮氣吹掃可用來防止氧隨切片被帶入到再熔器中。這將減少氧-引起的聚合物降解。
再熔融優(yōu)選地在約200℃或更高的溫度實施，優(yōu)選至少約235℃，更優(yōu)選至少約245℃，并在約280℃或更低，優(yōu)選約270℃或更低，更優(yōu)選約265℃或更低。在高于280℃的溫度，不希望的副產物丙烯醛將產生。
聚合物被喂入到任選的轉移管線泵20中，它提供足以克服轉移管線22中的壓力損失的壓力(約2250～3000psig)，提供恒定喂入速率，和提供足以將聚合物喂入到紡絲組件計量泵24中的壓力。任何合適的泵都可使用。
聚合物溫度應采用本領域熟知的技術加以監(jiān)視和控制，以便防止聚合物降解和刺激和/或有毒副產物的可能生成。轉移管線22，優(yōu)選地，被外管(未畫出)包圍，從而給轉移管線提供夾套。該外加套可包含傳熱流體以幫助將聚合物的溫度維持在可接受的極限內。聚合物轉移管線22的溫度優(yōu)選維持在至少約220℃，更優(yōu)選至少約230℃，最優(yōu)選至少約240℃。該溫度最高可達約265℃，優(yōu)選最高約260℃，最優(yōu)選最高約255℃。作為非限制性例子，夾套內的傳熱流體可以是石蠟，優(yōu)選地維持在250℃以下。
聚合物在轉移管線22中的停留時間應維持在最短，例如，低于20min，優(yōu)選低于10min，最優(yōu)選低于2min的水平。這可通過，例如，減少管線的長度和/或直徑和/或通過采用增壓泵提高通過量，來實現。
計量泵24將聚合物組合物計量加入到紡絲板或口型26中。
參見圖2，聚合物經過紡絲板或口型26擠出而成形為長絲2。紡出的長絲在冷卻區(qū)3中被徑流或橫流氣流冷卻至低于聚合物玻璃化轉變溫度。紡絲油劑或油可由上油器4施加到固化的長絲上。上油以后和計量羅拉之前，絲條可在任選的預交絡裝置5中用湍流空氣處理以便使油劑在長絲表面均勻分配。
聚合物通過紡絲板或口型以至少約200℃的溫度擠出，優(yōu)選至少約235℃，更優(yōu)選至少約245℃，且最高約275℃，優(yōu)選最高約270℃，更優(yōu)選最高約265℃。
紡絲組件計量泵和紡絲板或口型可通過傳統裝置加熱(例如，導生或熱油)。
通過量是紡絲部位數目的函數，一般介于從約2磅每小時(約0.9kg/h)到商業(yè)規(guī)模的約2,000磅/小時(約907kg/小時)至約3,000磅每小時(約1,361kg/h)每臺紡絲機(即，每一臺再熔融器)或更高之間的任何數值。
冷卻區(qū)3借助徑流或橫流氣流冷卻，氣體通常為增濕空氣，其溫度優(yōu)選等于或高于10℃，并優(yōu)選等于或低于30℃，以約0.2m/s或更高和0.8m/s或更低的速度施加。如圖所示，長絲在羅拉6處匯聚成為紗線。
隨后，長絲借助供絲羅拉6和牽伸羅拉組7進行牽伸。長絲優(yōu)選地按照約1.1～約4.0的牽伸比牽伸。牽伸比可為約1.2～約3.0，或甚至1.4～2.2。
隨后，在長絲通過牽伸羅拉7以后，長絲通過帶有變形噴嘴的膨化裝置8進行卷曲。隨后，長絲通過冷卻鼓9冷卻，再通過羅拉17被送過交絡器11，在此，長絲發(fā)生纏結。此后，長絲通過羅拉13和導紗器16利用卷繞機15卷繞。
按照本發(fā)明，長絲以大于3000m/min的速度牽伸。牽伸速度可大于3500m/min，大于4000m/min，大于5000m/min，至少5100m/min或甚至至少5500m/min。
長絲的牽伸比通過調節(jié)供絲羅拉6和/或牽伸羅拉7的速度來控制，直至長絲的斷裂伸長優(yōu)選地至少達到約10％，更優(yōu)選至少20％，并優(yōu)選不大于約90％，更優(yōu)選不大于70％。
牽伸長絲的單絲旦數大于1，優(yōu)選至少是3，更優(yōu)選至少10，最優(yōu)選至少約15dl/g。紗線旦數優(yōu)選大于210，更優(yōu)選至少約250，進一步優(yōu)選至少約500，最優(yōu)選至少約1000。
在本發(fā)明的實施中可采用噴射膨化裝置8，在此，長絲被熱膨化流體如空氣或水蒸氣噴吹和三維變形。合適的裝置描述在美國專利3,525,134中。在美國專利3,525,134中描述的膨化裝置中，長絲被膨化并纏結。其它膨化裝置可以使用。在某些裝置的情況下，在卷繞前，可能需要單獨的纏結步驟。行業(yè)中常用的任何方法都可用于纏結紗線。
獲得的具有無規(guī)間距的三維曲線卷曲的BCF紗，隨后被冷卻至長絲的玻璃化轉變溫度以下(約45～50℃)，其間紗線處于近似于0gpd張力的狀態(tài)以便不致造成顯著數量卷曲被拉直。冷卻可采用各種各樣市售供應的裝置完成，優(yōu)選由空氣或水流、噴淋或噴霧。
采用技術上公知的方法，長絲可合股-加捻并熱定形成為紗線。該紗線隨后可制成地毯。當然，其它用途很容易由本領域技術人員想到，都具有本公開的好處。作為例子，本發(fā)明紗線也可用于小塊地毯、機織毛圈織物、汽車內飾和各種織物。
實驗平衡采用VWR，型號1430M真空烘箱，聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯(3GT)樹脂在120℃、真空下干燥50h，其間加熱、干燥的氮氣維持吹掃。干燥樹脂的含濕量，采用三菱濕度分析儀，型號CA100，配合蒸發(fā)器，型號CA100，在180℃、10min的延遲時間條件下測定。干燥以后，3GT樣品1和3GT樣品2的含濕量分別為38和40ppm。
程序熔體穩(wěn)定性和熔體的粘度測定在250和260±0.1℃實施，采用1mm直徑、30∶1L/D的Dynisco LCR 7002毛細管流變儀，180°進口角口型，符合試驗方法ASTM D3835-02。
熔體穩(wěn)定性測定按照程序10.8.1ASTM D3835-02進行。采用48.6s-1的恒速試驗，延遲時間至少是1200s。擠出物樣品在40、120、180、250、360、600、900和1200s收集。原封供應的樹脂和擠出物的固特異IV，以在50/50wt％三氟乙酸/二氯甲烷中的形式在19℃和0.4g/dl濃度下采用Viscotek Forced Flow(強制流動)粘度計，型號Y-900，V5.7進行測定。
熔體粘度按照程序10.8.2.ASTM D3835-02測定。采用多速率試驗，利用ASTM D3835-02的穩(wěn)態(tài)探測軟件(程序X2)，熔體時間300s和剪切速率48.6s-1，每個試驗在開始、中間和末尾重復進行。熔體粘度穩(wěn)定性根據ASTM D3835-02，通過重復的粘度值對停留時間(程序X1.4)標繪得到的最佳擬合直線的斜率來確定。該熔體粘度穩(wěn)定性被用于將每種剪切速率下的數據校正到0停留時間。
熔體穩(wěn)定性從加成物樣品得到的固特異IV-時間標繪載于表1。兩種3GT樹脂都在試驗溫度下隨時間降解。最初高達～500s的快速下降據信是由于水解所致。在更長的時間(＞500s)，IV下降很可能是熱降解造成的。IV下降的速率對于這兩種樹脂來說大致相同。
表1

熔體粘度熔體粘度對剪切速率的關系載于表2。3GT樣品1的粘度比3GT樣品2的高，與較高的固特異IV一致。
表23GT樣品1-校正的熔體粘度

3GT樣品2-校正的熔體粘度

尺寸排阻色譜方法測定可溶于HFIP中的聚合物的分子量分布聚合物樣品在中等攪拌下在50℃、移動相溶劑中的溶解狀態(tài)下維持2h(自動樣品制備系統PL 260TM，由Polymer Laboratories供應)。所有濃度的單位都是mg/ml。移動相溶劑是1，1，1，3，3，3-六氟-2-丙醇(HFIP)，和0.01M三氟乙酸鈉。
將聚合物溶液注入到尺寸排阻色譜系統中。該系統包括尺寸排阻色譜系統，型號Alliance 2690TM，由Waters公司(Milford，MA)供應，具有Waters 410TM折光指數檢測器(差示折光指數)，以及Viscotek公司(休斯敦，德克薩斯)型號T-60ATM的雙檢測器組件，其上包括靜態(tài)直角光散射和差示毛細管粘度計檢測器。分離柱是Two Shodex GPCHFIP-80MTM苯乙烯-二乙烯基苯柱，排阻極限2×107和8,000/30cm塊理論板(數)。色譜條件為，在35℃的溫度，1.00ml/min流率，0.1mL注入體積和50min流出時間。
數據還原使用的軟件是TrisecTriple Detector SEC3，版本3.0，由viscotek供應。數據還原方法是通過綜合來自全部3個檢測器——折光計、粘度計和光散射光度計(直角)——的數據的三重檢測方法。采用Flory-Fox方程進行角不對稱光散射校正。在數據處理中不涉及柱的標定。HFIP中的3GT聚合物的樣品濃度根據折光指數增量(dn/dc)＝0.235獨立地校驗。計算數均分子量并載于表3中。
表3.
數均分子量

實例1(3742mpm牽伸羅拉速度)切片形式聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯聚合物(3GT，PTT)，具體地說，3GT樣品1，在旋轉干燥器中進行干燥。干燥在真空下、160℃進行6h，用氮氣冷卻至25℃，并貯存在密封容器中以維持小于50ppm的含濕量。為再熔融，切片被喂入到室溫下吹干燥氮氣的料斗中，然后靠重力喂入到擠出機喉部中。替代地方法是將干燥器安裝在擠出機上方并利用干燥氮氣或空氣在160℃下連續(xù)干燥切片6～8h。一個干燥氮氣吹入口位于擠出機喉部以便，當采用干燥空氣時，從下落的切片中除掉氧。
單螺桿擠出機設定在區(qū)1230℃區(qū)2240℃區(qū)3250℃區(qū)4250℃區(qū)5250℃擠出機速度 14rpm熔體壓力 80bar擠出機排出熔體溫度是250℃。轉移管線和紡絲箱體溫度維持在約250℃。熔融聚合物喂入到一個2-組件紡絲箱體中。在紡絲箱體中，計量泵提供76bar壓力給紡絲組件。每個泵的能力是30cm3/轉。泵以12.10rpm運行。每個組件具有1層金屬網過濾介質，網眼尺寸10,000M/cm2。紡絲板每個具有68個三葉形(Y)孔，毛細管直徑0.35×0.66mm，長度0.6mm。
擠出或紡制的長絲用18℃維持在80％濕度的空氣沿著1600mm驟冷區(qū)長度驟冷。平均空氣橫流速度是0.35m/s。絲條被下拉通過一層樓高的管子(作為三層樓機器的一部分)來到紐馬格膨化連續(xù)長絲(BCF)紡絲機。在穿樓板的管子(甬道)的底部，兩組(各)68根長絲利用上油器匯0聚在一起。接觸寬度，上上油器是5mm，下、倒置的上油器是2mm。2臺(各)4股0.8cm3/轉的上油泵組設定在35rpm，壓送18％標準油劑給上油器。
絲條被引導到進口導絲輥(羅拉)，此處表面速度為1950m/min，然后到設定在40℃、表面速度1970m/min的計量導絲輥對上。通過前進到一組設定在165℃、表面速度3742m/min、罩起來的加熱羅拉對，絲條在空中被牽伸。絲條被導絲輥加熱，喂入到具有3/4.5mm片層錐體和80mm長度的紐馬格變形室內。18個片層件構成錐體。熱空氣設定在7.0bar和225℃，沖擊到紗線束上。片層尾氣錐體具有-70mbar的真空設定值。變形并膨化的紗線從室的底部流出并以60m/min的表面速度被分布到冷卻鼓上。
冷卻的絲條由導絲輥從表面速度3010m/min的冷卻鼓上取下。從該導絲輥，絲條穿過具有空氣噴嘴的粘著或交絡箱，噴嘴的yoke寬度和直徑等于6mm。絲條受到5.5bar空氣壓力的沖擊。恰當的張力由表面速度3030m/min的出口導絲輥控制。該導絲輥將卷繞張力與所要求的粘著張力分開。
絲條被引入到雙皮輥卷繞機中，卷繞輥圓筒直徑79mm。傳動輥或壓輥(設定在100N)表面速度是3015m/min，該速度產生約150g卷繞張力。橫動行程是250mm，并以形成13°卷繞角的速度運行。橫動機構以0.1/s調幅0.1％。最終卷裝的直徑是215mm，生產出5.1kg的卷裝(筒子)重量。
紡織測定結果是旦數 1242強度，g/den2.63伸長，％ 50模量，g/den13.3TYT，％TR116TYT，％CO214.5TYT，％FS32.41TYT＝Lawson-Hemphill電子紗線試驗儀，型號TYT-EW的膨化度測試儀，％TR＝總回縮2％CO＝卷曲拉直3％FS＝纖維收縮實例2(4100m/min，牽伸羅拉速度)切片形式聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯聚合物(3GT，PTT)，具體地說，3GT樣品1，在旋轉干燥器中進行干燥。干燥在真空下、160℃進行6h，用氮氣冷卻至25℃，并貯存在密封容器中以維持小于50ppm的含濕量。為再熔融，切片被喂入到室溫下吹干燥氮氣的料斗中，然后靠重力喂入到擠出機喉部中。替代地方法是將干燥器安裝在擠出機上方并利用干燥氮氣或空氣在160℃下連續(xù)干燥切片6～8h。一個干燥氮氣吹入口位于擠出機喉部以便，當采用干燥空氣時，從下落的切片中除掉氧。
單螺桿擠出機設定在區(qū)1230℃區(qū)2240℃區(qū)3250℃區(qū)4250℃區(qū)5250℃擠出機速度 15rpm熔體壓力 80bar擠出機排出熔體溫度是250℃。轉移管線和紡絲箱體溫度維持在約250℃。熔融聚合物喂入到一個2-組件紡絲箱體中。在紡絲箱體中，計量泵提供79bar壓力給紡絲組件。每個泵的能力是30cm3/轉。泵以13.26rpm運行。每個組件具有1層金屬網過濾介質，網眼尺寸10,000M/cm2。紡絲板每個具有68個三葉形(Y)孔，毛細管直徑0.35×0.66mm，長度0.6mm。
擠出或紡制的長絲用18℃維持在80％濕度的空氣沿著1600mm驟冷區(qū)長度驟冷。平均空氣橫流速度是0.25m/s。絲條被下拉通過一層樓高的管子(作為三層樓機器的一部分)來到紐馬格膨化連續(xù)長絲(BCF)紡絲機。在穿樓板的管子的底部，兩組(各)68根長絲利用上油器匯聚在一起。接觸寬度，上上油器是5mm，下、倒置上油器是2mm。2臺(各)4股0.8cm3/轉的上油泵設定在40rpm，壓送P-7050T 18％Fiber Solutions油劑給上油器。
絲條被引導到進口導絲輥(羅拉)，此處表面速度為2390m/min，然后到設定在40℃、表面速度2400m/min的計量導絲輥對上。通過前進到一組設定在165℃、表面速度4100m/min、罩起來的加熱羅拉對，絲條在空中、沒有輔助情況下被牽伸。絲條被導絲輥加熱，喂入到具有3/4.5mm片層錐體和80mm長度的紐馬格變形室內。18個片層件構成錐體。熱空氣設定在7.5bar和225℃，沖擊到紗線束上。片層尾氣錐體具有-95mbar的真空設定值。變形并膨化的紗線從室的底部流出并以65m/min的表面速度被分布到冷卻鼓上。
冷卻的絲條由導絲輥從表面速度3300m/min的冷卻鼓上取下。從該導絲輥，絲條穿過具有空氣噴嘴的粘著或交絡箱，噴嘴的yoke寬度和直徑等于6mm。絲條受到7.0bar空氣壓力的沖擊。恰當的張力由表面速度3340m/min的出口導絲輥控制。該導絲輥將卷繞張力與所要求的粘著張力隔離。
絲條被引入到雙皮輥卷繞機中，卷繞輥圓筒直徑79mm。傳動輥或壓輥(設定在100N)表面速度是3305m/min，該速度產生約150g卷繞張力。橫動行程是250mm，并以形成13°卷繞角的速度運行。橫動機構以0.1/s調幅0.1％。最終卷裝的直徑是215mm，生產出5.1kg的卷裝(筒子)重量。
紡織測定結果是旦數 1212強度，g/den2.71伸長，％ 51模量，g/den13.1TYT，％TR116.4TYT，％CO213.8TYT，％FS33.01TYT＝Lawson-Hemphill電子紗線試驗儀，型號TYT-EW的膨化度測試儀，％TR＝總回縮2％CO＝卷曲拉直3％FS＝纖維收縮
權利要求
1.一種方法，包括(a)將數均分子量至少為約26500且在250℃和48.65s-1剪切速率下的熔體粘度至少約350Pa的熔融聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯聚合物進行紡絲；(b)將長絲匯聚為紗線；(c)冷卻該長絲；以及(d)以大于3000m/min的速度牽伸長絲，從而生產出單絲旦數大于1且紗線旦數大于210的長絲。
2.權利要求1的方法，其中數均分子量介于約26500～約50000。
3.權利要求1的方法，其中數均分子量介于約27500～約45000。
4.權利要求1的方法，其中數均分子量介于約29000～約40000。
5.權利要求1的方法，其中熔體粘度介于約350～約1000Pa，在250℃和48.65s-1剪切速率下測定。
6.權利要求1的方法，其中熔體粘度介于約400～約900Pa，在250℃和48.65s-1剪切速率下測定。
7.權利要求1的方法，其中熔體粘度介于約450～約800Pa，在250℃和48.65s-1剪切速率下測定。
8.權利要求1的方法，其中熔體粘度介于約500～約700Pa，在250℃和48.65s-1剪切速率下測定。
9.權利要求1的方法，其中單絲旦數至少是3。
10.權利要求1的方法，其中單絲旦數至少是10。
11.權利要求1的方法，其中單絲旦數至少是15。
12.權利要求1的方法，其中紗線旦數至少是250。
13.權利要求1的方法，其中紗線旦數至少是500。
14.權利要求1的方法，其中紗線旦數至少是1000。
15.權利要求1的方法，還包括給紗線涂以紡絲油劑并任選地預交絡該長絲。
16.權利要求1的方法，還包括膨化牽伸的長絲。
17.權利要求21的方法，還包括對長絲實施纏結處理。
18.權利要求21的方法，其中牽伸長絲經膨化形成三維曲線卷曲。
19.權利要求23的方法，其中膨化包括讓長絲在熱流體噴射膨化裝置中接受噴吹和變形處理。
20.權利要求1的方法，其中長絲以約1.1～約4.0的牽伸比進行牽伸。
21.權利要求20的方法，其中牽伸比介于約1.2～約3.0。
22.權利要求20的方法，其中牽伸比介于約1.4～約2.2。
23.權利要求1的方法，其中聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯的特性粘度介于約0.95～約1.10。
24.權利要求23的方法，其中特性粘度介于約0.98～約1.04。
25.權利要求25的方法，其中特性粘度介于約1.00～約1.02。
26.一種方法，包括(a)通過紡絲板擠出特性粘度介于約0.95～約1.10、水含量小于約100ppm、數均分子量介于約26500～約50000且在250℃和48.65s-1剪切速率下的熔體粘度介于約350～約1000Pa的熔融聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯聚合物，成形為長絲；(b)將長絲匯聚為紗線；(c)冷卻該擠出的長絲；(d)給冷卻的長絲涂以紡絲油劑；任選地對長絲進行預交絡處理；(e)任選地加熱涂布的長絲至高于聚合物長絲的玻璃化轉變溫度但低于約200℃的溫度；(f)以大于3000m/min的速度牽伸該任選加熱的長絲以生產出單絲旦數大于1且紗線旦數大于210的長絲；(g)膨化該牽伸的長絲，使長絲經受熱膨化流體的噴吹和三維變形從而形成具有無規(guī)三維曲線卷曲的膨化連續(xù)長絲；(h)冷卻該膨化連續(xù)長絲至低于聚合物長絲的玻璃化轉變溫度；以及(i)對膨化連續(xù)長絲實施纏結處理。
27.權利要求26的方法，其中水含量小于約50ppm。
28.權利要求26的方法，其中水含量小于約40ppm。
29.權利要求26的方法，其中(g)的膨化的連續(xù)長絲在(h)中冷卻之前進行纏結處理。
30.權利要求1或26的方法，其中長絲以至少3000m/min的速度進行牽伸。
31.權利要求1或26的方法，其中長絲以至少約3500m/min的速度進行牽伸。
32.權利要求1或26的方法，其中長絲以至少約4000m/min的速度進行牽伸。
33.權利要求1或26的方法，其中長絲以至少約5000m/min的速度進行牽伸。
34.權利要求1或26的方法，其中長絲以至少5100m/min的速度進行牽伸。
35.權利要求1或26的方法，其中長絲以至少5500m/min的速度進行牽伸。
36.權利要求26的方法，還包括將長絲合股-加捻并熱定形成為紗線。
37.由權利要求36的合股-加捻并熱定形的聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯紗線制成的地毯。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用聚對苯二甲酸1，3－丙二醇酯生產長絲(2)/紗線的方法。該聚對苯二甲酸1，3－丙二醇酯的數均分子量至少為約26500且熔體粘度至少約350Pa，在250℃和48.65s
文檔編號D02G1/20GK1906340SQ200580001824
公開日2007年1月31日 申請日期2005年1月6日 優(yōu)先權日2004年1月6日
發(fā)明者J·-C·常, R·L·多梅爾 申請人:納幕爾杜邦公司