专利名称：一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种工业纤维的制造方法，尤其是一种耐磨高强聚酯纤维的制造方 法。
背景技术：
化纤新技术、新产品、新工艺是化纤发展、开发的总趋势。随着产业用纺织品的开 发和应用，聚酯纤维由于其优越的性价比，在产业应用上发展迅速。在缆绳、吊装等产品上，需使用耐磨性强的纤维材料，市面上各种材料都有，如棉、 麻、钢丝、塑料、丙纶、尼龙、聚酯等，但都有各自的不足棉、麻强度不高；钢丝柔软性欠佳； 塑料、丙纶不耐老化；尼龙伸长过大，同时经济性较差；聚酯耐磨性不如尼龙。总体来讲，这 类产品要求强度高、耐老化、低延展、耐磨性好，通过分析发现，聚酯除耐磨性不如尼龙外， 各项性能符合要求，所以研究开发如何提高聚酯的特性，弥补耐磨的不足，使其达到耐磨、 高强、低延展、耐疲劳的特性。
发明内容
根据现有生产工业丝的工艺及聚酯的特性，本发明的目的是设计一种运行稳定可 靠、投资成本低的耐磨高强聚酯纤维的制造方法，本发明的技术方案是如此实现的一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，步骤包括聚酯切片原料-固相缩聚-熔融 纺丝-上油-多级热拉伸-卷绕成型，原料经固相缩聚后粘度达到1. 0 1. ldl/g，结晶 度大于60% ；熔融纺丝中喷丝板孔径> 2. 8mm，孔数< 30个，侧吹风的温度12_18°C，风速 0. 2-0. 4m/s ；上油工艺中助剂内增加10-20%烷基苯基咪唑磺酸盐，多级热拉伸的总拉伸 倍率为6. 2-6. 4倍，第一级拉伸倍率为4. 1-4. 5倍，第二级拉伸倍率为1. 38-1. 51倍，定型 温度为 210-220°C。在固相缩聚中，聚酯预聚体被加热至低于晶体270°C熔点，但高于玻璃化温度 69°C，一般为200-250°C，在此温度下预聚体链端基有足够的活性进行缩聚反应，使分子质 量进一步增大；在真空条件下，移走反应小分子副产物使平衡反应进一步向正反应方向进 行，最终得到合适的增粘切片。固相缩聚反应釜中的主要反应a、酯化反应
Pn-COOH-CH2-CH2-OH+HOOC-Pm^Pn-COOHCHCH2 -OOC-P01 + H2Ob、酯交换反应
Pn-CooH-CH2-CH2-Oi^HO-CH2-CH2-OOC-PmtPn-COOH-CH2-CH2 -00C-Pm+H0-CH2CH2OH
纺丝组件是为高压运行设计的，并具有特殊过滤板，熔体从过滤板上通过时降压 超过100巴，导致聚合物温度上升，使其适合纺丝。熔体通过组件喷丝板，形成纤维。为了得到耐磨型聚酯纤维，要求纤维单丝纤度> 30dteX。采用<2 > 2. 8mm的大孔径、孔数小于 30孔的喷丝板结构，配合高温低压纺丝工艺，减小了熔体经过喷丝孔产生的剪切应力，初生 纤维取向小，有利于后道的高倍拉伸及高耐磨性的实现。“熔融纺丝”步骤中采用缓冷侧吹风，有利于消除粘弹效应、减少内应力，同时减少
皮芯结构差异。对聚酯工业丝强度、热缩等性能影响最大的因素是拉伸倍率和定型温度。对于耐 磨型高强聚酯工业丝，由于其单丝较粗，采用较高的拉伸倍数来实现性能。通过试验，确定 最优工艺。总拉伸倍率L，多级拉伸第一级拉伸为Li，第二级拉伸为L2。总拉伸比试验 随着总拉伸倍数的提高，纤维强度也随之提高。但超过一定拉伸比后，纺丝断头率 高，纤维的断裂强度反而下降，在保证良好的可纺性前提下，提高总拉伸有利于提高纤维强度。Li、L2配比试验 通过以上试验，得到最优拉伸工艺，配合拉伸温度，得到高强度，低延展的聚酯工 业丝。为了使纤维具有较好的热稳定性，在第四对热辊对纤维进行210-220°C的热定型， 同时对纤维进行松弛，使纤维内部应力得到释放，分子链段得到充分松弛，使纤维既具有较 高的强力，又具有良好的热稳定性。作为优选，所述“熔融纺丝”步骤中的温度为300_315°C，压力为8.5-9. 5Mpa。由 于耐磨型聚酯纤维，单丝纤度超过30dteX，而常规聚酯纤维单丝纤度不超过lOdtex，这就 要求控制熔体压力、温度，采用高温低压纺丝工艺，改善聚酯熔体流变性能，优化单丝纤维 结构。
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作为优选，所述“上油”步骤中助剂的组分为聚氧乙烯醚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 基苯基咪唑磺酸盐。耐磨高强型聚酯纤维对油剂的要求a、由于丝束较粗，要上油充分，不影响纺丝，要求较高的渗透性；b、由于丝条运行速度快，丝条与金属表面的摩擦较大，要有较好的平滑性。否则单 丝起毛，拉伸困难；C、由于热辊温度高，所以要求油剂各单体有较高耐热性，防止受热挥发，结焦并污 染环境；d、单丝间摩擦系数不能太小，要求抱合集束性要好，以防造成单丝间滑移出现毛 丝和拉伸不勻现象；e、丝条在高速运行过程中与金属表面的接触和分离次数增多，造成大量静电荷聚 集，加上涤纶纤维本身导电性能不好，若不及时疏散静电荷将造成丝条缠辊，牵伸困难，所 以有较好的抗静电性。由于纤维单丝粗，单丝数量少，导致单丝间摩擦系数相比常规聚酯工业丝更小，抱 合性和集束性差，不利于热辊多级拉伸的顺利进行。这就要求在原有纺丝助剂基础上，改善 助剂配方，增加丝束抱合性。通过添加10-20%烷基苯基咪唑磺酸盐，增加单丝间摩擦系数， 提高丝束抱合集束性。采用本生产工艺生产出的耐磨高强聚酯纤维与其他纤维相比较，具体数值如下
注将纤维织成IOcm宽带，用自制的轮式研磨器，相同条件下比较值。 本发明利用普通聚酯工业丝生产线，通过采用大于2. 8mm的大孔径、孔数小于30 孔的较少孔数的喷丝板结构，配合高温低压、高缓冷温度、低侧吹风的纺丝工艺，增加第二 道上油，改进纺丝助剂，再通过超高倍率多级热拉伸工艺，成功开发出了耐磨高强型聚酯纤 维，其耐磨性能好、高强、低延展、耐疲劳性能良好，综合性能媲美尼龙，同时由于聚酯价格 便宜，相比尼龙等纤维更具性价比。相比普通聚酯工业丝，耐磨高强型具有较好的耐磨性， 应用于产业后，不仅能完善缆绳、吊装带等对耐磨性要求较高产品的性能，更可以拓展聚酯 纤维的应用空间。
具体实施例方式下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例1 一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，步骤包括聚酯切片原料-固相缩 聚_熔融纺丝_上油-多级热拉伸_卷绕成型，原料选用上海金山大有光聚酯切片，其特 性粘度为0. 65dl/g，经固相缩聚后粘度达到1. 0dl/g，结晶度70% ；熔融纺丝中采用高温低 压工艺温度为310°C，压力为8. 5Mpa，喷丝板孔径3. 2mm，孔数25个，侧吹风的温度16°C， 风速0. 3m/s ；上油工艺中助剂包括聚氧乙烯醚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%烷基苯基咪唑磺酸盐。多级热拉伸的总拉伸倍率为6. 3倍，第一级拉伸倍率为4. 2倍，第二级拉伸倍率为 1.43倍，定型温度为2200C 0加工出的耐磨高强聚酯纤维的技术检测数据如下断裂强度8·3cN/dtex断裂伸长率12%干热收缩率7.0%耐磨性能75600次实施例2 —种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，步骤包括聚酯切片原料-固相缩 聚_熔融纺丝_上油-多级热拉伸_卷绕成型，原料选用上海金山大有光聚酯切片，其特 性粘度为0. 65dl/g，经固相缩聚后粘度达到1. ldl/g，结晶度65% ；熔融纺丝中采用高温低 压工艺温度为300°C，压力为9. OMpa，喷丝板孔径3. 1mm，孔数28个，侧吹风的温度12°C， 风速0. 4m/s;上油工艺中助剂包括聚氧乙烯醚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%烷基苯基咪唑磺酸盐。多级热拉伸的总拉伸倍率为6. 21倍，第一级拉伸倍率为4. 3倍，第二级拉伸倍率 为1.44倍，定型温度为215°C。加工出的耐磨高强聚酯纤维的技术检测数据如下断裂强度8·2cN/dtex断裂伸长率12. 5%干热收缩率7. 2%耐磨性能74300次
权利要求
一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，步骤包括聚酯切片原料 固相缩聚 熔融纺丝 上油 多级热拉伸 卷绕成型，其特征在于原料经固相缩聚后粘度达到1.0～1.1dl/g，结晶度大于60％；熔融纺丝中喷丝板孔径＞2.8mm，孔数＜30个，侧吹风的温度12 18℃，风速0.2 0.4m/s；上油工艺中助剂内增加10 20％烷基苯基咪唑磺酸盐，多级热拉伸的总拉伸倍率为6.2 6.4倍，第一级拉伸倍率为4.1 4.5倍，第二级拉伸倍率为1.38 1.51倍，定型温度为210 220℃。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，其特征在于所述“熔融 纺丝”步骤中的温度为300-315°C，压力为8. 5-9. 5Mpa。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，其特征在于所述“上 油”步骤中助剂的组分为聚氧乙烯醚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%烷基苯基咪唑磺酸盐。
全文摘要
本发明涉及一种耐磨高强聚酯纤维的制造方法，通过采用大于2.8mm的大孔径、孔数小于30孔的较少孔数的喷丝板结构，配合高温低压、高缓冷温度、低侧吹风的纺丝工艺，增加第二道上油，改进纺丝助剂，再通过超高倍率多级热拉伸工艺，成功开发出了耐磨高强型聚酯纤维，其耐磨性能好、高强、低延展、耐疲劳性能良好，综合性能媲美尼龙，同时由于聚酯价格便宜，相比尼龙等纤维更具性价比。相比普通聚酯工业丝，耐磨高强型具有较好的耐磨性，应用于产业后，不仅能完善缆绳、吊装带等对耐磨性要求较高产品的性能，更可以拓展聚酯纤维的应用空间。
文档编号D01F11/08GK101914818SQ201010251319
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月9日 优先权日2010年8月9日
发明者陈晓美 申请人:陈晓美