专利名称：海岛型复合工业丝的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种海岛型复合工业丝的生产方法，具体涉及一种橡胶骨架材料用海岛型复合工业丝的生产方法。
背景技术：
聚酰胺工业丝以它强力高，耐疲劳和冲击性好、散热性好，尤其是与橡胶的粘合性好等优良性能，在世界橡胶骨架材料中一直处于主导地位。但聚酰胺工业丝还存在模量和动态弹性率较低，“平点效应”大，尺寸稳定性差等缺点。
以聚对苯二甲酸乙二醇酯为代表的聚酯工业丝具有高强高模、尺寸稳定性好，“平点效应”小，耐湿性好、成本低廉及原料丰富等优点，已广泛地应用于轮胎帘子布、输送传送带等作为橡胶骨架材料使用。但聚酯工业丝与橡胶粘合性差，浸胶费用大，约为聚酰胺工业丝的三倍多，若在纺丝过程中进行粘合活化，不仅增加粘合活化的费用，而且还影响纺丝机台的效率。且在橡胶中的耐热性差，即在高温下因橡胶中的水份、胺化合物的作用，引起聚酯工业丝的酯键断裂、强力下降。
于是，很久以来，人们一直针对聚酯和聚酰胺工业丝的缺点进行很多实质性的研究开发，多次进行了改良，如特公昭62-42061号公报介绍，芯层用聚酯，皮层用常规聚酰胺包覆来解决聚酯工业丝的粘合性问题。此皮芯复合纤维相当地改良了橡胶与纤维的粘合性，但由于聚酯和聚酰胺相熔性差，两种聚合物即皮芯之间产生界面缝隙。皮芯复合纤维所期待的性能未能实现。
特开平1-97211公报，介绍芯层用聚酯，皮层用聚酰胺6和聚酰胺66共聚酰胺皮芯复合，虽然界面粘接有所改善，但效果并不十分显著，轮胎帘子布加工工序、浸胶工序、轮胎加硫工序以及轮胎行驶时，反复承受伸张压缩疲劳，导致皮芯界面剥离，使纤维强力下降，使皮芯复合纤维原有性能不能正常发挥。
发明内容
本发明的目的是针对聚酯工业丝和聚酰胺工业丝的优缺点，研究开发出一种全新的橡胶骨架材料用丝的生产方法。提供了与橡胶粘合性优良，在橡胶中耐热性、耐疲劳性、尺寸稳定性优良的橡胶骨架材料用高强度海岛型复合工业丝。此复合工业丝长时间使用，其特性更能充分发挥，未有界面剥离现象发生，在轮胎丝中更能够实现所期待的耐久性。本发明是一种全新概念的高端橡胶骨架材料用丝的生产方法。
本发明的目的是这样实现的。将海组份和岛组份聚合物分别进行干燥后，分别经螺杆挤压机进行熔融挤出，分别计量，进入复合纺丝机中，采用整体凸台式海岛复合纺丝组件生产出高强力的海岛型复合纤维。通常为7个岛以上，至少为5个岛以上，即此海岛单根纤维是由5个皮芯结构的纤维束所组成。
海组份和岛组份聚合物，根据纤维的特性来进行选择，用作橡胶骨架增强材料。通常岛组份采用聚酯，海组份采用聚酰胺。本发明中的聚酯指的是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚2，6-萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，或它们的共混物，聚酰胺指是聚酰胺6(PA6)，聚酰胺66(PA66)及它们的共聚物(PA6/66)。
本发明涉及的海岛型复合纤维，聚酯和聚酰胺的复合比为重量比，聚酰胺为重量比的25-70％，如未达到重量比25％，会因使用疲劳，皮层组份易损坏，使用寿命缩短，若复合重量比＞70％以上的则聚酯组份的复合比例太少，尺寸稳定性差。聚酯的特性粘度一般为1.0-1.5，聚酰胺相对粘度一般为3.0-3.4最为理想。
岛组份聚酯和海组份聚酰胺分别在各自的螺杆挤压机中熔融挤出，岛组份的熔融温度为300-330℃，海组份熔融温度为275-290℃，熔融后的聚酯和聚酰胺熔体分别经计量泵计量后，通过整体凸台式海岛复合纺丝组件纺出的海岛型复合纤维。海岛板下10cm处设置加热器，加热器下安装单体吸收装置，然后纺出的丝束经冷风进行聚冷固化，随后经过上油，多段牵伸、热定型、卷绕制成本发明的海岛型复合工业丝，此过程为一步法工艺；或者纺出的丝束经上油后直接卷绕，制取的未牵伸丝再在重旦牵伸机上进行牵伸制成本发明的海岛型复合工业丝，此过程为二步法工艺。
此海岛型复合纤维最好采用一步法进行生产。若纺出的丝经卷绕，未牵伸丝经放置后，聚酰胺因为吸水会出现结晶排列化、膨化，容易引起与芯层聚酯成分的粘接性下降，在经过牵伸时，两种聚合物界面容易出现剥离，而一步纺丝牵伸法能充分抑制两聚合物界面剥离。
卷绕速度一般以500-6000m/min为好，实际卷绕速度根据海岛型复合工业丝的特性要求，以及聚合物的吐出量以及纺出丝束的冷却能力和卷绕所采取的工艺方法来决定。经整体凸台式海岛复合纺丝组件喷出的丝束通过设在纺丝喷丝板下缓冷装置，用冷却风进行聚冷固化、上油，经牵伸辊进行多级拉伸，为了更好抑制界面剥离，用180℃以上，最好是200℃以上的高热牵伸，其牵伸倍数由纺丝速度以及所希望的强伸度等特性来决定，通常牵伸倍数为2.0-6.0。
本发明的技术效果在于本发明的生产方法最大的优势是复合优化了聚酯和聚酰胺两种成纤聚合物的优点，解决了聚酯工业丝与橡胶粘合性差和浸胶费用大和聚酰胺工业丝模量和动态效率低，“平点效应”大，尺寸稳定性差的问题；通过海岛型复合又解决了皮芯复合两种聚合物的界面剥离问题，生产出一种全新概念的力学性能优异的新型橡胶骨架材料用丝。
以下结合实例对本发明作进一步说明。
具体实施例方式
经过固相缩聚后的PET切片为岛组份，在邻氯苯酚溶液25℃时测定的特性粘度IV为1.2；经干燥后在浓硫酸溶液中20℃测定的相对粘度为3.2的PA6切片为海组份。PET切片在320℃下在螺杆挤压机中熔融，PA6切片在285℃下在螺杆挤压机中熔融，熔融后的熔体分别进入复合纺箱体中的整体凸台式海岛复合纺丝组件中纺丝，箱体温度为295℃，喷丝板下加热器温度为290℃，初生丝经20℃，0.6m/sec的侧吹风冷却、上油后进行牵伸，预牵伸温度设定为80-95℃，牵伸倍数为1.01-1.10；一级牵伸倍数为3.2-4.0，温度为95-120℃；二级牵伸倍数为1.2-2.0，温度为110-130℃；热定型温度220-240℃，松驰率2.0-4.0％；卷绕速度为4000m/min，生产出1100dtex海岛型复合工业丝特性如表1所示。
表1
注界面剥离是纤维横截面经哈氏切片器切片后在显微镜下观察。
另采用实施例2所述的复合重量比，海组份为40％，岛组份为60％，海组份分别采用PA6，PA66，岛组份分别采用PET、PEN及PET和PEN的混合物，按前述所述工艺制成1100dtex的海岛型复合工业丝如表2。
表2
权利要求
1.一种海岛型复合工业丝的生产方法，其特征在于海岛型复合工业丝由复合重量比占25％-70％的海组份和复合重量比占75％-30％的的岛组份所构成。
2.根据权利要求1所述的海岛型复合工业丝的生产方法，其特征在于复合单纤维内至少为5个岛型以上为特征的海岛型复合工业丝。
3.根据权利要求1、2所述的海岛型复合工业丝的生产方法，其特征在于海组份为聚酰胺聚合物，如聚酰胺6，聚酰胺66或它们的共聚物；岛组份为聚酯聚合物，如聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚2.6一萘二甲酸乙二醇酯聚合物或它们的混合物。
4.根据权利要求3所述海组份聚酰胺聚合物的相对粘度至少为3.0以上，岛组份聚酯聚合物的特性粘度至少1.0以上。
5.根据权利要求1、2、3、4所述的海岛型复合工业丝的生产方法，其特征在于生产过程可以是纺丝卷绕后再牵伸二步法工艺，也可以是纺丝牵伸卷绕一步法工艺。
6.根据权利要求1、2、3、4、5所述的海岛型复合工业丝的生产方法，其特征在于断裂强度为7CN/dtex以上，断裂伸长为13％以下为特征的海岛型复合工业丝。
全文摘要
本发明为一种海岛型复合工业丝的生产方法。它是采用聚酯作岛组份，聚酰胺作海组份，聚酯和聚酰胺的复合比为重量比，聚酰胺为重量比的25－70％。岛组份聚酯和海组份聚酰胺分别干燥后，又分别在各自的螺杆挤压机中熔融挤出，熔融后的聚酯和聚酰胺熔体分别经计量泵计量后，进入复合纺丝机中，通过整体凸台式海岛复合纺丝组件纺出海岛型复合丝束，再经一步法或二步法工艺制成海岛型复合工业丝。采用本发明生产的橡胶骨架材料用海岛型复合工业丝强度高，与橡胶粘合性好，在橡胶中耐热性、耐疲劳性、尺寸稳定性优良，且长时间使用未有界面剥离现象发生，在轮胎丝中耐久性更好。
文档编号D01F8/12GK1844506SQ20061006016
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月4日 优先权日2006年4月4日
发明者侯庆华, 葛骏敏 申请人:深圳市中晟纤维工程技术有限公司