專利名稱：一種耐磨高強聚酯纖維的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)纖維的制造方法，尤其是一種耐磨高強聚酯纖維的制造方 法。
背景技術：
化纖新技術、新產品、新工藝是化纖發(fā)展、開發(fā)的總趨勢。隨著產業(yè)用紡織品的開 發(fā)和應用，聚酯纖維由于其優(yōu)越的性價比，在產業(yè)應用上發(fā)展迅速。在纜繩、吊裝等產品上，需使用耐磨性強的纖維材料，市面上各種材料都有，如棉、 麻、鋼絲、塑料、丙綸、尼龍、聚酯等，但都有各自的不足棉、麻強度不高；鋼絲柔軟性欠佳； 塑料、丙綸不耐老化；尼龍伸長過大，同時經濟性較差；聚酯耐磨性不如尼龍?？傮w來講，這 類產品要求強度高、耐老化、低延展、耐磨性好，通過分析發(fā)現(xiàn)，聚酯除耐磨性不如尼龍外， 各項性能符合要求，所以研究開發(fā)如何提高聚酯的特性，彌補耐磨的不足，使其達到耐磨、 高強、低延展、耐疲勞的特性。

發(fā)明內容
根據(jù)現(xiàn)有生產工業(yè)絲的工藝及聚酯的特性，本發(fā)明的目的是設計一種運行穩(wěn)定可 靠、投資成本低的耐磨高強聚酯纖維的制造方法，本發(fā)明的技術方案是如此實現(xiàn)的一種耐磨高強聚酯纖維的制造方法，步驟包括聚酯切片原料-固相縮聚-熔融 紡絲-上油-多級熱拉伸-卷繞成型，原料經固相縮聚后粘度達到1. 0 1. ldl/g，結晶 度大于60% ；熔融紡絲中噴絲板孔徑> 2. 8mm，孔數(shù)< 30個，側吹風的溫度12_18°C，風速 0. 2-0. 4m/s ；上油工藝中助劑內增加10-20%烷基苯基咪唑磺酸鹽，多級熱拉伸的總拉伸 倍率為6. 2-6. 4倍，第一級拉伸倍率為4. 1-4. 5倍，第二級拉伸倍率為1. 38-1. 51倍，定型 溫度為 210-220°C。在固相縮聚中，聚酯預聚體被加熱至低于晶體270°C熔點，但高于玻璃化溫度 69°C，一般為200-250°C，在此溫度下預聚體鏈端基有足夠的活性進行縮聚反應，使分子質 量進一步增大；在真空條件下，移走反應小分子副產物使平衡反應進一步向正反應方向進 行，最終得到合適的增粘切片。固相縮聚反應釜中的主要反應a、酯化反應
Pn-COOH-CH2-CH2-OH+HOOC-Pm^Pn-COOHCHCH2 -OOC-P01 + H2Ob、酯交換反應
Pn-CooH-CH2-CH2-Oi^HO-CH2-CH2-OOC-PmtPn-COOH-CH2-CH2 -00C-Pm+H0-CH2CH2OH
紡絲組件是為高壓運行設計的，并具有特殊過濾板，熔體從過濾板上通過時降壓 超過100巴，導致聚合物溫度上升，使其適合紡絲。熔體通過組件噴絲板，形成纖維。為了得到耐磨型聚酯纖維，要求纖維單絲纖度> 30dteX。采用<2 > 2. 8mm的大孔徑、孔數(shù)小于 30孔的噴絲板結構，配合高溫低壓紡絲工藝，減小了熔體經過噴絲孔產生的剪切應力，初生 纖維取向小，有利于后道的高倍拉伸及高耐磨性的實現(xiàn)?！叭廴诩徑z”步驟中采用緩冷側吹風，有利于消除粘彈效應、減少內應力，同時減少
皮芯結構差異。對聚酯工業(yè)絲強度、熱縮等性能影響最大的因素是拉伸倍率和定型溫度。對于耐 磨型高強聚酯工業(yè)絲，由于其單絲較粗，采用較高的拉伸倍數(shù)來實現(xiàn)性能。通過試驗，確定 最優(yōu)工藝。總拉伸倍率L，多級拉伸第一級拉伸為Li，第二級拉伸為L2?？偫毂仍囼?隨著總拉伸倍數(shù)的提高，纖維強度也隨之提高。但超過一定拉伸比后，紡絲斷頭率 高，纖維的斷裂強度反而下降，在保證良好的可紡性前提下，提高總拉伸有利于提高纖維強度。Li、L2配比試驗 通過以上試驗，得到最優(yōu)拉伸工藝，配合拉伸溫度，得到高強度，低延展的聚酯工 業(yè)絲。為了使纖維具有較好的熱穩(wěn)定性，在第四對熱輥對纖維進行210-220°C的熱定型， 同時對纖維進行松弛，使纖維內部應力得到釋放，分子鏈段得到充分松弛，使纖維既具有較 高的強力，又具有良好的熱穩(wěn)定性。作為優(yōu)選，所述“熔融紡絲”步驟中的溫度為300_315°C，壓力為8.5-9. 5Mpa。由 于耐磨型聚酯纖維，單絲纖度超過30dteX，而常規(guī)聚酯纖維單絲纖度不超過lOdtex，這就 要求控制熔體壓力、溫度，采用高溫低壓紡絲工藝，改善聚酯熔體流變性能，優(yōu)化單絲纖維 結構。
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作為優(yōu)選，所述“上油”步驟中助劑的組分為聚氧乙烯醚20-35%，季戊四醇酯 15-30 %，聚氧乙烯蓖麻油脂20-35 %，十二烷基酚醚10-20 %，色拉油10-25 %，10-20 %烷 基苯基咪唑磺酸鹽。耐磨高強型聚酯纖維對油劑的要求a、由于絲束較粗，要上油充分，不影響紡絲，要求較高的滲透性；b、由于絲條運行速度快，絲條與金屬表面的摩擦較大，要有較好的平滑性。否則單 絲起毛，拉伸困難；C、由于熱輥溫度高，所以要求油劑各單體有較高耐熱性，防止受熱揮發(fā)，結焦并污 染環(huán)境；d、單絲間摩擦系數(shù)不能太小，要求抱合集束性要好，以防造成單絲間滑移出現(xiàn)毛 絲和拉伸不勻現(xiàn)象；e、絲條在高速運行過程中與金屬表面的接觸和分離次數(shù)增多，造成大量靜電荷聚 集，加上滌綸纖維本身導電性能不好，若不及時疏散靜電荷將造成絲條纏輥，牽伸困難，所 以有較好的抗靜電性。由于纖維單絲粗，單絲數(shù)量少，導致單絲間摩擦系數(shù)相比常規(guī)聚酯工業(yè)絲更小，抱 合性和集束性差，不利于熱輥多級拉伸的順利進行。這就要求在原有紡絲助劑基礎上，改善 助劑配方，增加絲束抱合性。通過添加10-20%烷基苯基咪唑磺酸鹽，增加單絲間摩擦系數(shù)， 提高絲束抱合集束性。采用本生產工藝生產出的耐磨高強聚酯纖維與其他纖維相比較，具體數(shù)值如下
注將纖維織成IOcm寬帶，用自制的輪式研磨器，相同條件下比較值。 本發(fā)明利用普通聚酯工業(yè)絲生產線，通過采用大于2. 8mm的大孔徑、孔數(shù)小于30 孔的較少孔數(shù)的噴絲板結構，配合高溫低壓、高緩冷溫度、低側吹風的紡絲工藝，增加第二 道上油，改進紡絲助劑，再通過超高倍率多級熱拉伸工藝，成功開發(fā)出了耐磨高強型聚酯纖 維，其耐磨性能好、高強、低延展、耐疲勞性能良好，綜合性能媲美尼龍，同時由于聚酯價格 便宜，相比尼龍等纖維更具性價比。相比普通聚酯工業(yè)絲，耐磨高強型具有較好的耐磨性， 應用于產業(yè)后，不僅能完善纜繩、吊裝帶等對耐磨性要求較高產品的性能，更可以拓展聚酯 纖維的應用空間。
具體實施例方式下面通過實施例，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。實施例1 一種耐磨高強聚酯纖維的制造方法，步驟包括聚酯切片原料-固相縮 聚_熔融紡絲_上油-多級熱拉伸_卷繞成型，原料選用上海金山大有光聚酯切片，其特 性粘度為0. 65dl/g，經固相縮聚后粘度達到1. 0dl/g，結晶度70% ；熔融紡絲中采用高溫低 壓工藝溫度為310°C，壓力為8. 5Mpa，噴絲板孔徑3. 2mm，孔數(shù)25個，側吹風的溫度16°C， 風速0. 3m/s ；上油工藝中助劑包括聚氧乙烯醚20%，季戊四醇酯18%，聚氧乙烯蓖麻油脂 20%，十二烷基酚醚17%，色拉油10%，15%烷基苯基咪唑磺酸鹽。多級熱拉伸的總拉伸倍率為6. 3倍，第一級拉伸倍率為4. 2倍，第二級拉伸倍率為 1.43倍，定型溫度為2200C 0加工出的耐磨高強聚酯纖維的技術檢測數(shù)據(jù)如下斷裂強度8·3cN/dtex斷裂伸長率12%干熱收縮率7.0%耐磨性能75600次實施例2 —種耐磨高強聚酯纖維的制造方法，步驟包括聚酯切片原料-固相縮 聚_熔融紡絲_上油-多級熱拉伸_卷繞成型，原料選用上海金山大有光聚酯切片，其特 性粘度為0. 65dl/g，經固相縮聚后粘度達到1. ldl/g，結晶度65% ；熔融紡絲中采用高溫低 壓工藝溫度為300°C，壓力為9. OMpa，噴絲板孔徑3. 1mm，孔數(shù)28個，側吹風的溫度12°C， 風速0. 4m/s;上油工藝中助劑包括聚氧乙烯醚21%，季戊四醇酯15%，聚氧乙烯蓖麻油脂 21%，十二烷基酚醚16%，色拉油14%，15%烷基苯基咪唑磺酸鹽。多級熱拉伸的總拉伸倍率為6. 21倍，第一級拉伸倍率為4. 3倍，第二級拉伸倍率 為1.44倍，定型溫度為215°C。加工出的耐磨高強聚酯纖維的技術檢測數(shù)據(jù)如下斷裂強度8·2cN/dtex斷裂伸長率12. 5%干熱收縮率7. 2%耐磨性能74300次
權利要求
一種耐磨高強聚酯纖維的制造方法，步驟包括聚酯切片原料 固相縮聚 熔融紡絲 上油 多級熱拉伸 卷繞成型，其特征在于原料經固相縮聚后粘度達到1.0～1.1dl/g，結晶度大于60％；熔融紡絲中噴絲板孔徑＞2.8mm，孔數(shù)＜30個，側吹風的溫度12 18℃，風速0.2 0.4m/s；上油工藝中助劑內增加10 20％烷基苯基咪唑磺酸鹽，多級熱拉伸的總拉伸倍率為6.2 6.4倍，第一級拉伸倍率為4.1 4.5倍，第二級拉伸倍率為1.38 1.51倍，定型溫度為210 220℃。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種耐磨高強聚酯纖維的制造方法，其特征在于所述“熔融 紡絲”步驟中的溫度為300-315°C，壓力為8. 5-9. 5Mpa。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種耐磨高強聚酯纖維的制造方法，其特征在于所述“上 油”步驟中助劑的組分為聚氧乙烯醚20-35%，季戊四醇酯15-30%，聚氧乙烯蓖麻油脂 20-35%，十二烷基酚醚10-20%，色拉油10-25%，10-20%烷基苯基咪唑磺酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐磨高強聚酯纖維的制造方法，通過采用大于2.8mm的大孔徑、孔數(shù)小于30孔的較少孔數(shù)的噴絲板結構，配合高溫低壓、高緩冷溫度、低側吹風的紡絲工藝，增加第二道上油，改進紡絲助劑，再通過超高倍率多級熱拉伸工藝，成功開發(fā)出了耐磨高強型聚酯纖維，其耐磨性能好、高強、低延展、耐疲勞性能良好，綜合性能媲美尼龍，同時由于聚酯價格便宜，相比尼龍等纖維更具性價比。相比普通聚酯工業(yè)絲，耐磨高強型具有較好的耐磨性，應用于產業(yè)后，不僅能完善纜繩、吊裝帶等對耐磨性要求較高產品的性能，更可以拓展聚酯纖維的應用空間。
文檔編號D01F11/08GK101914818SQ201010251319
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月9日 優(yōu)先權日2010年8月9日
發(fā)明者陳曉美 申請人:陳曉美