专利名称：高模低缩涤纶长丝的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种涤纶长丝的制造方法，更具体说是一种高模低缩涤纶长丝的制造方法。
背景技术：
高模低缩涤纶长丝是一种新型高性能纤维材料，主要用于制造轿车子午线轮胎、各种高性能橡胶骨架、涂层织物、高压水龙带和建筑装潢等领域。工业化生产高模低缩涤纶长丝，有两步法和一步法。两步法是第一步先用聚脂切片制得涤纶初生丝，第二步是将初生丝进行低速高倍拉伸、定型制得。一步法是用聚脂切片高速纺丝、高温高倍拉伸制得高模低缩涤纶长丝。由于一步法具有产品质量高、效益好和设备占地面积小等优点，所以一步法优于二步法，但由于高速纺丝、高温高倍拉伸的生产工艺对设备的性能要求很高，如纺丝的速度要达到7000米/分钟，世界上只有很少的国家具备制造实现一步法生产工艺的设备，因此，一步法的推广应用又存有很大的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种以较低的纺丝速度生产高模低缩涤纶长丝的制造方法。
为了实现上述的目的，这种高模低缩涤纶长丝的制造方法，依次包括以下的步骤A、制作成核剂母粒，将无机盐类成核剂、有机酸类成核剂、黏土类成核剂或金属氧化物类成核剂加工到亚微米级——纳米级，以聚脂切片为载体，按常规方法制作成核剂母粒；B、固相增粘按照重量份扩链剂∶聚脂切片为0.5-1∶100的比例，将金属类扩链剂和聚脂切片混合，按常规的固相增粘工艺进行固相增粘；C、熔融纺丝，将固相增粘后的聚脂加温至熔融状态，形成聚脂融体，将成核剂母粒加温至熔融状态，连续加入到聚脂融体中，均匀混合，形成混合融体，在该混合融体中，按重量计算成核剂的含量是聚脂的0.2％-1.0％，将混合融体常规方法纺丝，并在丝纤维表面上油；D、多级高温缓减高倍后拉伸，在温度为70℃-230℃的条件下，对丝纤维采用多级高温缓减高倍后拉伸，使涤纶长丝的总拉伸倍数为4.8-5.2；E、热定型，在温度为220℃-230℃的条件下，对进行了后拉伸的丝纤维进行高温松弛热定型；F、在速度为4000米/分钟-4500米/分钟的条件下，卷绕成型，制得成品。
上述A步骤中的无机盐类成核剂包括碳酸盐、硫酸盐或硅酸盐，有机酸类成核剂包括苯甲酸的钠盐、钾盐或芳香烃基硫磺酸金属盐，黏土类成核剂包括滑石粉、黏土或叶腊石，金属氧化物类成核剂包括氧化铝、氧化锌或氧化铁。
上述金属类扩链剂可以是三氧化二锑，也可以是金属离子络合物Ti(IV)、Sn(IV)、Ge(IV)、Co(II)、Mn(II)或Zn(II)，添加量按重量计算是聚脂切片的0.5％-1.0％。
上述D步骤中的多级高温缓减高倍后拉伸是三级，第一级的温度为700℃-18℃、后拉伸比为1.1-1.4，第二级的温度为150℃-220℃、后拉伸比为1.8-2.8，第三级的温度为210℃-230℃、后拉伸比为0.8-0.95。
高模低缩涤纶长丝具有的初始高模量和低热收缩力学性能，是由于成纤涤纶高聚物具有高结晶、高取向、高规整度的结构和较低的内部残存应力。成纤涤纶高聚物的高结晶、高取向结构既可以通过熔融高速纺丝和高温高倍后拉伸过程的应力诱导结晶实现，也可以通过增加成纤涤纶的结晶成核数、提高相对结晶速度、以较低的熔融纺丝速度纺丝后再经高温高倍后拉伸来实现。本发明的方法是遵循后者，即在熔融纺丝时按比例加入成核剂，增加聚脂切片结晶的晶核数量，加快结晶速度，从而实现以较低的熔融纺丝速度生产出高模低缩涤纶长丝所要求的高结晶度。为了解决因聚脂切片结晶速度快造成的拉伸困难，本发明的后拉伸步骤采用多级高温缓减高倍后拉伸，使成丝纤维的后拉伸过程循序渐进地进行，得到高模低缩涤纶长丝所要求的高取向度。采用高温松弛热定型工艺，使成丝纤维内部残余应力降低，性能更稳定，热收缩率更低。
粒度为亚微米级——纳米级的成核剂，由于比表面积大，易聚集不易分散，在聚脂融体中加入成核剂，如果不能达到所要求的分散均匀度，将影响纤维高分子结构的均一性，进而影响纤维力学指标的均匀性。如果直接将聚脂切片与成核剂混合，由于成核剂的加入量很少，且两者都为固体颗粒，很难使其均匀一致，为此，本发明是先将成核剂制成浓度较高的母粒，在聚脂纺丝螺杆外再加一条副螺杆，用副螺杆将成核剂母粒制成融体，用高压计量泵将成核剂母粒融体按比例连续加入到聚脂融体中，形成混合融体，再经混合装置，如齿轮泵和静态混合器，将混合融体混合千次以上，经充分均匀混合后，进入纺丝计量泵纺丝。
采用本发明的高模低缩涤纶长丝的制造方法，生产出的高模低缩涤纶长丝，线密度1100dtex，断裂强度大于6.98cN/dtex，断裂强度变异系数3.23C.V％，断裂伸长10.2％，170℃四分钟干热收缩3.0％，初始模量大于90cN/dtex。
通过以上的叙述可知，本发明的高模低缩涤纶长丝的制造方法，由于采用了向聚脂融体中加入成核剂融体和多级高温缓减高倍后拉伸、高温松弛热定型工艺，因而能以较低的纺丝速度生产质量达到标准要求的高模低缩涤纶长丝，其纺丝速度由7000米/分钟降低到4500米/分钟，从而降低了对设备的性能要求，制造设备的工艺难度降低，设备投入大为减少，生产成本大大降低。
具体实施例方式
原料选取聚脂切片选用大有光涤纶切片，其质量指标特性粘度为0.64±0.015DL/g，端羟基含量≤3.0mol/T，二甘醇含量≤1.2％，熔点≥259℃；扩链剂选用金属离子络合物Ti(IV)；成核剂分别选用无机盐类添、有机酸类、黏土类和金属氧化物类。
设备固相增粘主要有不锈钢转鼓、真空泵和热媒锅炉；熔融纺丝主要有纺丝螺杆挤压机、计量泵和纺丝组件。
工艺步骤1)、固相增粘工艺在真空度不低于80Pa的条件下，投入聚脂切片和聚脂切片重量的0.5％-1.0％的扩链剂，以每分钟上升20℃-40℃的速度升温到温度不高于160℃，进行预结晶，继续升温到170℃-185℃，将聚脂切片干燥2小时-4小时，再继续升温到220℃-230℃、保温10小时，进行固相聚合；固相聚合后，冷却到130℃，充氮气保护到常压，并在氮气保护下出料供纺丝用；2)、纺丝工艺参数见下表
3)、多级高温缓减高倍后拉伸、高温松弛热定型工艺参数见下表
成核剂选用无机盐类为例1、有机酸类为例2、黏土类为例3、金属氧化物类为例4，成核剂的粒度为100纳米、添加量各是聚脂重量的0.6％，其产品的标准和实测指标见下表
权利要求
1.一种高模低缩涤纶长丝的制造方法，其特征是依次包括以下的步骤A、制作成核剂母粒，将无机盐类成核剂、有机酸类成核剂、黏土类成核剂或金属氧化物类成核剂加工到亚微米级——纳米级，以聚脂切片为载体，按常规方法制作成核剂母粒；B、固相增粘按照重量份扩链剂∶聚脂切片为0.5-1∶100的比例，将金属类扩链剂和聚脂切片混合，按常规的固相增粘工艺进行固相增粘；C、熔融纺丝，将固相增粘后的聚脂加温至熔融状态，形成聚脂融体，将成核剂母粒加温至熔融状态，连续加入到聚脂融体中，均匀混合，形成混合融体，在该混合融体中，按重量计算成核剂的含量是聚脂的0.2％-1.0％，将混合融体常规方法纺丝，并在丝纤维表面上油；D、多级高温缓减高倍后拉伸，在温度为70℃-230℃的条件下，对丝纤维采用多级高温缓减高倍后拉伸，使涤纶长丝的总拉伸倍数为4.8-5.2；E、热定型，在温度为220℃-230℃的条件下，对进行了后拉伸的丝纤维进行高温松弛热定型；F、在速度为4000米/分钟-4500米/分钟的条件下，卷绕成型，制得成品。
2.根据权利要求1所述的高模低缩涤纶长丝的制造方法，其特征是A步骤中的无机盐类成核剂包括碳酸盐、硫酸盐或硅酸盐。
3.根据权利要求1所述的高模低缩涤纶长丝的制造方法，其特征是A步骤中的有机酸类成核剂包括苯甲酸的钠盐、钾盐或芳香烃基硫磺酸金属盐。
4.根据权利要求1所述的高模低缩涤纶长丝的制造方法，其特征是A步骤中的黏土类成核剂包括滑石粉、黏土或叶腊石。
5.根据权利要求1所述的高模低缩涤纶长丝的制造方法，其特征是A步骤中的金属氧化物类成核剂包括氧化铝、氧化锌或氧化铁。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的高模低缩涤纶长丝的制造方法，其特征是D步骤中的多级高温缓减高倍后拉伸是三级。
7.根据权利要求6所述的高模低缩涤纶长丝的制造方法，其特征是第一级的温度为70℃-180℃、后拉伸比为1.1-1.4，第二级的温度为150℃-220℃、后拉伸比为1.8-2.8，第三级的温度为210℃-230℃、后拉伸比为0.8-0.95。
全文摘要
本发明涉及一种高模低缩涤纶长丝的制造方法，该方法是在用聚酯切片常规方法熔融纺丝时，在聚酯融体中按比例加入成核剂，成核剂的类型包括无机盐类、有机酸类、黏土类或金属氧化物类，加入的方法是先将成核剂加工到亚微米级——纳米级，以聚酯切片为载体，按常规方法制作成核剂母粒，将成核剂母粒加温至熔融状态，连续加入到聚酯融体中，均匀混合，形成混合融体，纺丝后，再经多级高温缓减高倍后拉伸和高温松弛热定型。本发明所述的方法能以较低的纺丝速度生产质量达到标准要求的高模低缩涤纶长丝，从而降低了对设备的性能要求，制造设备的工艺难度降低，设备投入大为减少，生产成本大大降低。
文档编号D01D5/08GK1537984SQ200310105428
公开日2004年10月20日 申请日期2003年10月23日 优先权日2003年10月23日
发明者王信友 申请人:王信友