专利名称：聚合物纺丝拉伸的方法
技术领域：
本发明涉及一种同时纺丝拉伸一股或多股高性能(hochleistungsfaehig)丝线的方法，包括以下工步，其中a)给纺丝装置输送聚合物熔液，b)熔液通过带有许多挤出孔的纺丝喷咀挤出，形成长丝，c)引导长丝穿过鼓风区，d)引导长丝穿过骤冷甬道，e)长丝张紧在一输送辊和一第一拉伸导丝辊之间，f)接着长丝在第一拉伸导丝辊和一个第二拉伸导丝辊之间拉伸，g)长丝在第二拉伸导丝辊和一个松弛导丝辊(Relaxiergalette)之间松弛，h)借助于卷绕机卷绕长丝，其中此外长丝在本工艺过程中借助于一上油单元上油。
由US4,349,501已知这种类型的方法。在这份资料中公开了一种用来同时纺丝拉伸聚酯丝线的方法，其中a)给纺丝装置输入聚酯熔液，b)熔液借助于挤出装置挤出，形成长丝，c)形成的单丝穿过温度在200至450℃之间的空气通道，d)接着穿过冷却区，e)上油，f)上油的单丝在低于50℃的温度下通过输送辊引导，g)接着单丝穿过一喷出482至580℃的水蒸汽的固定拉伸点的喷咀，h)单丝经一对处于170至237℃之间的温度下的拉伸导丝辊引导，i)单丝经一处于60至230℃之间的温度下的松弛导丝辊系统引导，并且最后在张力为每旦尼尔0.06至1克的情况下卷绕。
按U.S.4,349,501通过这种方法得到聚酯丝线，它们在一单级过程中在良好的尺寸稳定性的情况下具有很小的收缩。这种聚酯线特别好地适用于制造轮胎和其它工业产品，例如安全带或输送带。在专利资料中说明，这个结果按照该发明通过提高在拉伸过程中的蒸汽温度达到(见特别是US4,349,501的例子2至8)，这应该促使聚酯线提高结晶度，从而导致所述的优点，而在纺丝和拉伸之间不需要卷绕工步或接下来的费用高昂的工步，例如丝线的退火。
虽然在US.4,349,501中所述的方法用于聚酯线时会导致有用的结果，而在采用其它形成纤维的聚合物时则出现问题。例如如果用聚酰胺对美国专利资料中所述的方法进行试验，那么始终无法达到这样的强度值和/或延伸率，就像它由纺丝和拉伸在单独的工步中进行的相应的两阶段法所知道的那样。特别是如果试图用这种方法得到具有较细纤度，也就是说例如低于500dtex，和高的强度的聚酰胺线的话，便出现这种情况。因此在美国专利资料中所述的方法不太适合于除聚酯的外的聚合物，并在US.4,349,501中也合乎逻辑地仅仅提到聚酯。
因此本发明的目的是，使在现有技术中所述的用于聚酯的单级纺丝拉伸方法适用于聚酰胺。
本发明的这个目的可以通过一种如权利要求1前序部分中所述的用来同时纺丝拉伸一股或多股高性能丝线的方法来实现，该方法的特征是聚酰胺线这样地制造，即拉伸基本上在干燥的气氛中进行，并且采用一具有其表面粗糙度的算术平均值Ra至少为0.2μm的导丝辊作为第一拉伸导丝辊。
借助于本发明的方法达到，使现有技术中的仅仅适合于聚酯的纺丝拉伸过程也适合于聚酰胺，其中特别是也可以得到小纤度的高强度聚酰胺线。
特别是由现有技术不能得到提示，正是按本发明的拉伸导丝辊的表面粗糙度的调整可以将上述过程转移应用到聚酰胺线的纺丝拉伸上。
按照本发明如果在拉伸时在大气中只存在在当时的处理温度时普通的平衡湿度，那么便存在一个基本上干燥的气氛。无论如何这里牵涉到这样一种方法，其中拉伸在相对空气湿度不超过65％的气氛中进行，尤其是55至65％之间，在20±2℃的温度时测量。特别是在按本发明的方法中在拉伸过程期间不进行丝线的水蒸汽处理。
借助于这样一种纺丝拉伸法实际上可以将所有可纺的聚酰胺加工成相应的聚酰胺线。特别是聚酰胺6、聚酰胺6.6、聚酰胺4.6，其共聚物以及这些聚合物的混合物最适合于作为用于本发明的方法的聚酰胺。
在按本发明的方法中导丝辊表面的粗糙度，特别是第一拉伸导丝辊的Cottingen)的S5P 适用于平均粗糙度值侧量的仪器m)。型粗糙度测量仪(测量路程＝1.5mm本说明的范围内粗具有一定粗糙度的导丝辊是市场糙和粗糙度的概念是等同的。平均值Ra最多为 在按本发明的方法中优先采用其6μm的导丝辊作为第一拉伸导丝辊糙度的算术平均值 对于本发明方法的大多数应用2μm的条件的导丝Ra满足0.5μm≤Ra≤3.0μm，最好辊作为第一拉伸导丝辊是有利的。于使用这种导丝辊 通过第一拉伸导丝辊的按本发明所进行的预紧和拉伸可以在宽的范围第一拉伸辊之间时 在以本发明为基础的方法中如果3至1∶1.1时是有利 的拉伸比调整到1∶1.01至1∶1.15之间的。方面如果拉伸比调 在在第一拉伸导丝辊和第二拉伸整到1∶3.5至1∶6，尤其是1∶4至1∶5松弛工步中如果在 接着这样拉伸的丝线被松弛。在在1∶0.85至1∶1， 第二拉伸导丝辊和松弛导丝辊之间松。
尤其是约1∶0.9至1∶0.99的范围内，加热到与其功能相在按本发明的纺丝拉伸过程中所第一拉伸辊最好调整到30至120℃的温度。第一拉伸导丝辊的对于拉伸过程最有利的温度当然与纤度有关，其中作为依据和例子可以采用以下数值，110dtex约55℃，235dtex约65℃，350dtex约75℃和470dtex约75℃。
第二拉伸导丝辊最好应该加热到160℃以上的温度，更优先加热到200℃以上的温度。在本方法中所采用的聚合物的熔化温度看作是上限。
最后松弛导丝辊应该优先具有在室温到150℃之间的温度。此外这个温度范围主要取决于，在本方法处理时的第二拉伸导丝辊处于怎样的温度下。松弛导丝辊的加热对过程的稳定性起有利作用。
上述纺丝拉伸装置在任何情况下都突出地适用于制造在强度和延伸率方面具有希望的性能的聚酰胺线。但是在某些情况下，特别是如果要求达到非常高的强度，那么在丝线行程中安装一附加的加热元件是有用的。在这种情况下如果附加加热元件在第一拉伸导丝辊和第二拉伸导丝辊之间，证明是特别合适的。这种加热元件例如可以为加热板、加热轨或加热销，对于专业人员这是众所周知的。在按本发明的方法中加热元件的温度在100至240℃，尤其是约150至200℃为好。
在纺丝拉伸法末尾进行卷绕。卷绕速度最好调整在1000至2500米/分之间。对此通常考虑市场上常见的可以达到这个速度的多种卷绕装置。对于所申请的方法自动卷绕装置，特别是带回转头的那种特别合适。这种卷绕装置是专业人员熟悉的。
丝线的卷绕当然可以在离开松弛导丝辊后便立即开始。如果长丝最早在离开松弛导丝辊以后0.024秒，最好是0.024至0.3秒后才卷绕，证明是有利的。如果这个时候才卷绕，那么这种方法将更加稳定，这对运行可靠性起有利影响。
在按本发明的过程中第一拉伸导丝辊的表面粗糙度起决定性的作用。在本方法中存在的其它导丝辊的粗糙度一般不是关键的。然而实际表明，对于其余导丝辊存在一个表面粗糙度的有利范围。例如如果采用其表面粗糙度的算术平均值Ra满足0.5μm≤Ra≤3μm的条件的辊子作为输送辊、第二拉伸导丝辊和松弛导丝辊是有利的。
如果在本发明的范围内所用的导丝辊涉及单个导丝辊，那么它们通常按照其规定的应用场合设有所谓的超程(空转轮)辊(Ueberlaufrollen)或铺放辊(Verlegerollen)。导丝辊通常用丝线多重(例如6重)缠绕。对于一定的应用场合如果代替第二拉伸导丝辊和相应的超程(空转轮)辊采用一双拉伸辊是有利的。双拉伸辊满足第二拉伸导丝辊同样的目的，特别是也具有同样的性能，例如在优选的导丝辊温度或表面性能方面。当然双拉伸辊也用丝线，通常是多重，缠绕。也就是说在这种情况下本发明方法中的拉伸在第一拉伸导丝辊和双拉伸辊之间进行。
在本发明的方法中给丝或上油。优先采用不含水的上油剂，例如石油基(benzinoese)上油剂或所谓的“干净(neat)”油。在本方法过程中上油剂的涂抹借助于采用一在丝线行程中的普通的上油单元，也就是说，例如一上油辊或上油喷咀进行。如果上油单元安装在骤冷甬道和输送辊之间是有利的。在这种情况下在离开骤冷甬道后才涂抹上油剂。但是如果上油单元安装在鼓风区(Anblaszone)和骤冷甬道之间也是有利的。在这种情况下在鼓风以后便立即涂抹上油剂。专利人员可以根据要得到的丝线所希望的性能在上述两种结构之间选择一种。
通常丝线在工艺过程中还卷曲变形(getangelt)。卷曲变形，也就是说喷气变形和在长丝内增加纱线紧密度，可以有选择地在过程中的不同地点进行。也可以多次卷曲变形。例如根据所希望的纱线参数的不同，如果卷曲变形单元安装在骤冷甬道和输送辊之间或上油单元和输送辊之间，证明是有利的。此外在原则上可以和在某些情况下希望在第二拉伸导丝辊和松弛导丝辊之间安装一唯一的或额外的卷曲变形单元。最后如在在松弛导丝辊和卷绕装置之间安装一唯一的或额外的卷曲变形单元证明同样是有利的。专业人员可以通过简单的常规试验方便地确定对于实施本方法最合适的卷曲变形位置的选择。
可借助于所申请的专利的方法所得到的聚酰胺丝线的数据原则上可以在很宽的范围内调整。但是对于许多应用目的已经证实，这些工步这样地进行，使得所得到的聚酰胺具有一1.0至7dtex的原纤维纤度。其次如果得到的聚酰胺丝线具有一40至100cN/tex之间的强度是有利的。最后所得到的聚酰胺的延伸率最好在10至40％的范围内。
所得到的聚酰胺丝线出色地适合于制造任何种类的平面构型物品，但特别是气囊织物。
因此本发明也针对平面构型物品，特别是气囊织物，它们包含可以按本发明方法制造的聚酰胺丝线。
借助于两个附图对本发明的方法作较详细的说明。附图表示。
图1一适合于实施按本发明的方法的装置。
图2另一适合于实施按本发明的方法的装置。
在由图1所示的流程中聚合物在一干燥机1中首先干燥到所希望的残余湿度。干燥的聚合物碎片在挤出机2中熔化，熔液借助于一纺丝泵3输送给一个纺丝头4，并通过一纺丝喷咀5挤出成为长丝6。长丝在一鼓风区7内通过一气流，例如空气(流动方向在图中通过箭头表示)，冷却，然后通过一骤冷甬道8。接着涂抹来自上油单元9的上油剂。在后续流程中长丝张紧在输送辊10和第一拉伸导丝辊11之间，然后在第一拉伸导丝辊11和一作为第二拉伸导丝辊的双拉伸辊12之间拉伸到所希望的拉伸比。在拉伸期间长丝通过作为加热元件的加热板16加热。长丝在双拉伸辊12和松弛辊13之间松弛，接着借助于一卷曲变形单元14卷曲变形。最后在卷绕装置15上卷绕。
图2表示和图1相似的结构，其区别是在第一拉伸导丝辊11和双拉伸辊12之间没有附加的加热元件。
借助于下面的按本发明的例子1至8以及两个比较例对所述方法作较详细的说明，其中首先在一表格中汇总了工艺条件的主要特征和所得到的丝线的性能。全部试验用在图2中所示的结构进行。
为了理解这个表格说明如下颗粒的湿度含量通过这样的方法确定，将试样在真空中加热到200℃，读取所形成的蒸汽压力。借助于一校准曲线可以确定颗粒湿度含量。
相对溶液粘度用标准-Ubbelohde-粘度计测量，事先制备由250mg聚酰胺在30g甲酸中的溶液。在25℃时进行测量。一方面测量溶液流过时间，另一方面测量在同一粘度计中溶剂流过的时间，由此算出作为两个流过时间比的相对粘度。
上油剂涂抹通过借助于在一索格利特提取器中用石油醚(沸点范围50℃至70℃)提取丝线并且称量提取物而进行。
通过一乌斯特测量仪UT-4-CX/A确定乌斯特CV100的数值作为纤度均匀性的数值。测量在20℃和65％相对空气湿度时进行。检测速度在2.5分钟时为100米/分。
为了测量热空气收缩(HL190)截取1.5米长的长丝段。在这段长丝上在1米距离处打两个结，接着将长丝段揉成一小团，然后放松约30分钟后，然后测量结之间的距离。接着在190℃的炉子中进行15分钟的热空气作用。在正常气候下在20℃和65％相对湿度时调节30分钟后重新测量两个结之间的距离。丝线长度的变化作为输出数。
开口长度(Oeffnungslaenge)的测量通过Rothschild厂的R-2070A型Entanglement-测量仪进行。测试在20℃和65％的相对湿度时进行。在测试的纤度范围内张力为10cN，针杆(trip level)的分断力(Ausloesekraft)在30至80cN之间。
强度和延伸率的确定通过用Textechno厂的Statimat M测量进行。
由表中可以看出，在用本发明的方法时得到这样的丝线，它们的特征是高的强度和低的延伸率，因此提供了一种单级纺丝拉伸法，它适用于聚酰胺。表
续表1
续表2
续表权利要求
1.同时纺丝拉伸一股或多股高性能丝线的方法，包括以下工步，其中a)将聚合物熔液输入纺丝装置，b)熔液通过带有许多挤出孔的纺丝喷咀挤出，形成长丝，c)引导长丝通过鼓风区，d)引导长丝通过骤冷甬道，e)长丝在输送辊和一个第一拉伸导丝辊间张紧，f)接着长丝在第一拉伸导丝辊和第二拉伸导丝辊之间拉伸，g)长丝在第二拉伸导丝辊和松弛导丝辊之间松弛，h)长丝借助于一个卷绕装置卷绕，此外长丝在工艺过程中借助于上油单元涂抹上油剂，其特征为制造聚酰胺丝线，拉伸基本上在干燥的气氛中进行，并且采用其表面粗糙度的算术平均值Ra为至少0.2μm的导丝辊作为第一拉伸导丝辊。
2.按权利要求1所述的方法，其特征为拉伸在具有不超过65％，尤其是在55至65％之间的相对空气湿度-在20±2℃的温度时测量-的气氛中进行。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征为采用聚酰胺6、聚酰胺6.6、聚酰胺4.6、它们的共聚物以及这些聚合物的混合物作为聚合物。
4.按权利要求1至3之一项或几项所述的方法，其特征为采用其表面粗糙度的算术平均值Ra为至多6μm的导丝辊为第一拉伸导丝辊。
5.按权利要求1至3之一项或几项所述的方法，其特征为采用其表面粗糙度的算术平均值Ra满足条件0.5μm≤Ra≤3μm的导丝辊作为第一拉伸导丝辊。
6.按权利要求1至3之一项或几项所述的方法，其特征为采用其表面粗糙度的算术平均值Ra满足条件0.8μm≤Ra≤2μm的导丝辊作为第一拉伸导丝辊。
7.按权利要求1至6之一项或几项所述的方法，其特征为在张紧在输送辊和第一拉伸导丝辊之间时拉伸比调整在1∶1.01至1∶1.15之间。
8.按权利要求1至7之一项或几项所述的方法，其特征为在在第一拉伸导丝辊和第二拉伸导丝辊之间拉伸时拉伸比调整在1∶3.5至1∶6之间。
9.按权利要求1至8之一项或几项所述的方法，其特征为在在第二拉伸导丝辊和松弛导丝辊之间松弛时拉伸比调整在1∶0.85至1∶1之间。
10.按权利要求1至9之一项或几项所述的方法，其特征为采用不加热的输送辊。
11.按权利要求1至10之一项或几项所述的方法，其特征为第一拉伸导丝辊的温度在35至120℃之间调整。
12.按权利要求1至11之一项或几项所述的方法，其特征为第二拉伸导丝辊的温度调整到160℃以上。
13.按权利要求1至12之一项或几项所述的方法，其特征为松弛导丝辊的温度调整在室温至150℃之间。
14.按权利要求1至13之一项或几项所述的方法，其特征为借助于一加热元件进行拉伸，该加热元件装在第一拉伸导丝辊和第二拉伸导丝辊之间。
15.按权利要求1至14之一项或几项所述的方法，其特征为卷绕速度调整在1000至2500米/分之间。
16.按权利要求1至15之一项或几项所述的方法，其特征为长丝最早在离开松弛导丝辊后0.024秒，最好是0.024至0.3秒才卷绕。
17.按权利要求1至16之一项或几项所述的方法，其特征为分别采用其表面粗糙度的算术平均值Ra满足条件0.5μm≤Ra≤3μm的导丝辊作为输送辊、第二拉伸导丝辊和松弛导丝辊。
18.按权利要求1至17之一项或几项所述的方法，其特征为采用一双拉伸辊作为第二拉伸导丝辊。
19.按权利要求1至18之一项或几项所述的方法，其特征为上油单元安装在鼓风区和骤冷甬道之间。
20.按权利要求1至18之一项或几项所述的方法，其特征为上油单元安装在骤冷甬道和输送辊之间。
21.按权利要求1至20之一项或几项所述的方法，其特征为在骤冷甬道和输送辊之间或上油单元和输送辊之间设一卷曲变形单元。
22.按权利要求1至21之一项或几项所述的方法，其特征为在第二拉伸导丝辊和松弛导丝辊之间安装有一个卷曲变形单元。
23.按权利要求1至22之一项或几项所述的方法，其特征为在松弛导丝辊和卷绕装置之间安装有一个卷曲变形单元。
24.按权利要求1至23之一项或几项所述的方法，其特征为工艺步骤这样地进行，使得到的聚酰胺长丝具有1.0至7dtex的原纤维纤度。
25.按权利要求1至24之一项或几项所述的方法，其特征为工艺步骤这样地进行，使得到的聚酰胺长丝具有40至100cN/tex之间的强度。
26.按权利要求1至25之一项或几项所述的方法，其特征为工艺步骤这样地进行，使得到的聚酰胺长丝具有10至40％之间的延伸率。
27.含有可按权利要求1至26之一项或几项制造的聚酰胺长丝的平面结构物品，特别是气囊织物。
全文摘要
本发明涉及一种同时纺丝拉伸一股或多股高性能丝线的方法，它包括以下工步，其中a)将聚合物熔液输入纺丝装置，b)熔液通过具有许多挤出孔的纺丝喷嘴挤出，形成长丝，c)引导长丝通过鼓风区，d)引导长丝通过骤冷甬道，e)将长丝张紧在一输送辊和第一拉伸辊之间，f)接着长丝在第一拉伸导丝辊和第二拉伸导丝辊之间拉伸，g)长丝在第二拉伸导丝辊和松弛导丝辊之间松弛，h)借助于卷绕机卷绕长丝，此外在工艺过程中借助于一上油单元使长丝上油，其特征为制造聚酰胺丝线，拉伸基本上在干燥气氛中进行，并采用一其表面粗糙度的算术平均值Ra至少为0.2μm的导丝辊作为第一拉伸导丝辊。
文档编号D01D5/12GK1413271SQ00817652
公开日2003年4月23日 申请日期2000年12月9日 优先权日1999年12月23日
发明者O·迈斯特, W·佩施可, E·鲁夫, D·席洛, T·张 申请人:阿科蒂斯工业纤维有限公司