专利名称：一种高强超低伸型安全带用聚酯工业长丝及其制造方法
技术领域：
本发明属于聚酯工业长丝的制造方法，具体涉及一种高强超低伸型安全带用聚酯工业长丝及其制造方法。
背景技术：
汽车安全带是在汽车上用于保证乘客以及驾驶员在车身受到猛烈打击时防止乘客被安全气囊弹出时伤害的装置。它由安全带织物、固定装置和卡扣等部分组成，其中，安全带织物为核心组成部分。当车辆受到猛烈撞击时，安全带能起到缓冲作用，有效防止或者减轻乘员受二次碰撞所造成伤害。为能够达到应有的缓冲作用，安全带织物必须具有较高的强度，稳定的延伸性和良好的能量吸收性。同时，为使安全带具有较高的耐久性，安全带织物应具有良好的耐磨损性、耐气候性及色牢度，此外，为使安全带具有较好的佩戴舒适度，安全带织物还应具有较好的外观平整度及手感柔软舒适度。
目前车用安全带织物主要采用聚丙烯材料，此种材料的不足之处是抗拉力低、抗老化性能差。有少数采用涤纶长丝，通过采用一步拉伸法来解决上述不足，但尺寸稳定性差，初始模量高，刚性强，手感柔软性差。专利CN101050552B提供了一种主要用于礼品带、装饰带的涤纶长丝，具有色牢度好的特点，但该涤纶长丝截面呈三叶形，对纺丝组件要求高，且截面异形度提高，不利于产品质量稳定。专利CN101200828A利用经纬纱中至少一方含有中等收缩型合成纤维丝来提升耐磨损性，但是由于对经纬纱要求不一样，增加了实际使用难度和使用成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强超低伸型安全带用聚酯工业长丝及其制造方法，由本发明所述方法制造的聚酯工业长丝既保持了聚酯长丝的生产操作简单，原料成本低的优点，又改善了安全带的染色性，染色均匀、染色性好，断裂强度高，并且具有低伸长率，变形小(即束缚能力强)，非常适用于制造前排安全带，弥补了现有技术中的不足之处。本发明的目的是通过以下技术方案来实现一种高强超低伸型安全带用聚酯工业长丝的制造方法，包括以下步骤A.高粘聚酯切片制备采用连续式固相聚合的方法，先将低粘聚酯切片在温度为145°C 175°C条件下预结晶时间0. 20 O. 60h，然后进入温度为220°C 230°C的结晶预热器停留4. O 7. 0h，然后进入主反应器，在热氮气保护和210°C 230°C高温条件下进行固相再聚合，物料在主反应器停留时间为20 35h，停留到使其特性粘度由常规O. 63 O. 67dL/g 提升到 O. 85 I. 00dL/g，端羧基-COOH 彡 14mol/t ;二甘醇彡 O. 95%，同时使切片含水率< 30ppm时产生高粘聚酯切片；B.高粘聚酯切片除杂步骤A中得到的高粘聚酯切片在管路输送过程中因磨擦而产生静电，粉末易附着在切片表面，经过离子静电消除器后，附在切片上的粉末呈现不吸附的状态，再由高压风机将其吹至吸风口隔离并除去；经除粉处理后的纯净切片再经过振动筛装置，使切片在筛网上以一定的轨迹进行跳跃翻滚运动，隔离并除去较大或并颗的切片；正常尺寸的切片穿过筛网落入螺杆上方的储料仓，该过程也可以采用先振动后除粉的模式进行除杂；目的是得到颗粒大小均匀、无粉末等杂质，质量更稳定的高粘聚酯切片；C.熔融纺丝将固相聚合后纯净的高粘聚酯切片输送到螺杆挤压机，螺杆直径为115 150mm，长径比22 28，螺杆挤压机在高温280°C 310°C条件下挤出熔体，熔体经管道分配到各纺丝部位的计量泵进行计量，再经纺丝组件在10 35MPa高压下从直径为120 240mm的喷丝板中吐出丝条，该喷丝板微孔长度一般为O. 5 3. Omm,微孔直径为O. 35 I. 0mm，熔体细流经由缓冷器时在300 350°C条件下进行加热，缓冷器的直径为120 240mm，缓冷器高度为170 300mm，再通过侧吹风装置或者环吹风装置进行均匀冷却成形，在风速为O. 40 O. 80m/s，风温为22 35°C，风湿RH 50 80%的条件下，丝条冷却形成初生纤维后进入纺丝甬道；D.牵伸热定型及卷绕在4头/位或8头/位，2 3位/线，I螺杆/线的机台配置下纺丝，纺丝速度460 800m/min，在初生纤维表面添加O. 30 O. 60%耐高温油剂， 该高温油剂可以是油浓为18%的日本松本聚酯工业丝专用油剂，使丝条获得良好的集束性和耐磨性，然后在温度为65°C 165°C和牵伸速度为480 3800m/min条件下进行多级高速牵伸，总牵伸比为5. O 6. 5，使丝束获得良好的物理机械性能，再经过200°C 245°C的高温松弛热定型，松弛率O 10%，获得良好的热稳定性能，在2700 3800m/min的卷绕速度下进行卷绕成型，制得成品。其中所述步骤D中的卷绕成型包括以下两个步骤1)低速生头到卷绕机上，生头速度一般为2500 2700m/min ；2)卷绕机根据程序自动加速至设定的卷绕速度，然后自动切换卷绕轴，开始正常卷绕，此时的卷绕速度一般为2700 3800m/min。根据所述方法制造的聚酯工业长丝，其特征在于根数为72-144F，纤度为1100-2222dtex,断裂强度可达到7. 80cN/dtex以上，在11. IKN的条件下定负荷伸长率可以达到4-6%，可控含油率低于O. 30-0. 60%。本发明制造的聚酯工业长丝，其线密度(也称纤度)设计为1100-2222dteX，根数72-144F，单丝纤度高(10-22.2dteX最佳)，主要适用于制造前排安全带。这是因为长丝的纤度高，则织成的安全带耐磨性较好，且刚软度适中，定负荷伸长率(11. 1KN)较低，可以达到4-6%，对佩戴人员具有良好地保护作用；另外，由于原丝断裂强度较高且毛丝少，可达到7. 80cN/dtex以上,则织成的安全带物理机械性能良好,织造效率高，降低安全带生产商制造成本。长丝中单丝根数，对安全带的耐磨性能有一定影响。在相同长丝密度、纤度的前提下，若单丝根数愈少，则意味着单丝越粗、耐磨性越好。当然长丝根数愈多，毛丝增多，原丝制造效率及成本亦相应增加，耐磨性稍差，但是模量低、柔韧性更好，适合前排低伸型安全带吸收能量和佩戴的舒适性，综合考虑，以单丝纤度11. 1-16. 7dtex聚酯工业长丝作为原料，在满足安全带最基本的耐磨、易回用、具有高强度和能量吸收性等要求的前提下，可以提高安全带的柔韧性。本发明采用低温拉伸与热定型工艺，原丝具有高强、低伸、高缩的特性，这样做的好处是节能降耗；另一方面是考虑到安全带染色加工定型时可以有进一步的工艺调整空间，利用原丝高缩的特征，安全带染色等后道工序时采用高温、加大松弛热定型等工艺，塑造出高强、超低伸的汽车安全带，同时由于此过程中分子内部无定形区更容易使染料分子进入，产生更加均匀稳固的两相结构，使安全带外观漂亮，光泽稳定无色差，达到更加固色的效果。本发明的有益效果为I、制得的聚酯工业长丝断裂强度可达7. 80cN/dtex以上，断裂伸长率最低可达
10% 14%。用之制成的安全带断裂强度可达35KN，远高于现有安全带28 33KN的标准，物理机械性能好；定负荷伸长(11. 1KN)可达4% 6%，变形小，束缚能力强，是制造前排安全带的最佳原料。2、制得的聚酯工业长丝可控含油率低于O. 30-0. 60%，一方面克服了以往纺丝时纤维束O. 60-1. 20%上油率才能保证良好的织造性，另一方面较低的纤维含油率使得安全带染色均匀性良好(达到4-5级)，光泽稳定无色差、无色斑。废旧聚酯纤维可回收利用，节能环保，减少环境污染，更有效地降低了运行成本。
3、产品制造操作简单，工艺流程短，自动化程度高，具有很大的发展空间。
具体实施例方式下面对本发明的高强超低伸型安全带用聚酯工业长丝及其制造方法做进一步详细说明。一种高强超低伸型安全带用聚酯工业长丝的制造方法，包括以下步骤A.高粘聚酯切片制备采用连续式固相聚合的方法，先将低粘聚酯切片在温度为145°C 175°C条件下预结晶时间0. 20 O. 60h，然后进入温度为220°C 230°C的结晶预热器停留4. O 7. 0h，然后进入主反应器，在热氮气保护和210°C 230°C高温条件下进行固相再聚合，物料在主反应器停留时间为20 35h，停留到使其特性粘度由常规
O.63 O. 67dL/g 提升到 O. 85 I. 00dL/g，端羧基-COOH 彡 14mol/t ;二甘醇彡 O. 95%，同时使切片含水率< 30ppm时产生高粘聚酯切片；B.高粘聚酯切片除杂步骤A中得到的高粘聚酯切片在管路输送过程中因磨擦而产生静电，粉末易附着在切片表面，经过离子静电消除器后，附在切片上的粉末呈现不吸附的状态，再由高压风机将其吹至吸风口隔离并除去；经除粉处理后的纯净切片再经过振动筛装置，使切片在筛网上以一定的轨迹进行跳跃翻滚运动，隔离并除去较大或并颗(什么是“并颗的切片？)的切片；正常尺寸的切片穿过筛网落入螺杆上方的储料仓，该过程也可以采用先振动后除粉的模式进行除杂；目的是得到颗粒大小均匀、无粉末等杂质，质量更稳定的闻粘聚酷切片；C.熔融纺丝将固相聚合后纯净的高粘聚酯切片输送到螺杆挤压机，螺杆直径为115 150mm，长径比22 28，螺杆挤压机在高温280°C 310°C条件下挤出熔体，熔体经管道分配到各纺丝部位的计量泵进行计量，再经纺丝组件在10 35MPa高压下从直径为120 240mm的喷丝板中吐出丝条，该喷丝板微孔长度一般为O. 5 3. Omm,微孔直径为O. 35 I. 0mm，熔体细流经由缓冷器时在300 350°C条件下进行加热，缓冷器的直径为120 240mm，缓冷器高度为170 300mm，再通过侧吹风装置或者环吹风装置进行均匀冷却成形，在风速为O. 40 O. 80m/s，风温为22 35°C，风湿RH 50 80%的条件下，丝条冷却形成初生纤维后进入纺丝甬道；D.牵伸热定型及卷绕在4头/位或8头/位，2 3位/线，I螺杆/线的机台配置下纺丝，纺丝速度460 800m/min，在初生纤维表面添加O. 30 O. 60%耐高温油剂，该高温油剂可以是油浓为18%的日本松本聚酯工业丝专用油剂，使丝条获得良好的集束性和耐磨性，然后在温度为65°C 165°C和牵伸速度为480 3800m/min条件下进行多级高速牵伸，总牵伸比为5. O 6. 5，使丝束获得良好的物理机械性能，再经过200°C 245°C的高温松弛热定型，松弛率O 10%，获得良好的热稳定性能，在2700 3800m/min的卷绕速度下进行卷绕成型，制得成品。其中所述步骤D中的卷绕成型包括以下两个步骤1)低速生头到卷绕机上，生头速度一般为2500 2700m/min ；2)卷绕机根据程序自动加速至设定的卷绕速度，然后自动切换卷绕轴，开始正常卷绕，此时的卷绕速度一般为2700 3800m/min。根据所述方法制造的聚酯工业长丝，其特征在于根数为72-144F，纤度为1100-2222dtex,断裂强度可达到7. 80cN/dtex以上，在11. IKN的条件下定负荷伸长率可以达到4-6%，可控含油率低于O. 30-0. 60%。本发明制造的聚酯工业长丝，其线密度(也称纤度)设计为1100-2222dteX，根数 72-144F，单丝纤度高(10-22.2dteX最佳)，主要适用于制造前排安全带。这是因为长丝的纤度高，则织成的安全带耐磨性较好，且刚软度适中，定负荷伸长率(11. 1KN)较低，可以达到4-6%，对佩戴人员具有良好地保护作用；另外，由于原丝断裂强度较高且毛丝少，可达到7. 80cN/dtex以上,则织成的安全带物理机械性能良好,织造效率高，降低安全带生产商制造成本。长丝中单丝根数，对安全带的耐磨性能有一定影响。在相同长丝密度、纤度的前提下，若单丝根数愈少，则意味着单丝越粗、耐磨性越好。当然长丝根数愈多，毛丝增多，原丝制造效率及成本亦相应增加，耐磨性稍差，但是模量低、柔韧性更好，适合前排低伸型安全带吸收能量和佩戴的舒适性，综合考虑，以单丝纤度11. 1-16. 7dtex聚酯工业长丝作为原料，在满足安全带最基本的耐磨、易回用、具有高强度和能量吸收性等要求的前提下，可以提高安全带的柔韧性。本发明采用低温拉伸与热定型工艺，原丝具有高强、低伸、高缩的特性，这样做的好处是节能降耗；另一方面是考虑到安全带染色加工定型时可以有进一步的工艺调整空间，利用原丝高缩的特征，安全带染色等后道工序时采用高温、加大松弛热定型等工艺，塑造出高强、超低伸的汽车安全带，同时由于此过程中分子内部无定形区更容易使染料分子进入，产生更加均匀稳固的两相结构，使安全带外观漂亮，光泽稳定无色差，达到更加固色的效果。实施例I一、工艺参数如下
权利要求
1.一种高强超低伸型安全带用聚酯工业长丝的制造方法，其特征在于，包括以下步骤 A.高粘聚酯切片制备采用连续式固相聚合的方法，先将低粘聚酯切片在温度为145°C 175°C条件下预结晶时间0. 20 O. 60h，然后进入温度为220°C 230°C的结晶预热器停留4. O 7. 0h，然后进入主反应器，在热氮气保护和210°C 230°C高温条件下进行固相再聚合，物料在主反应器停留时间为20 35h，停留到使其特性粘度由常规O. 63 O.67dL/g 提升至Ij O. 85 I. 00dL/g，端羧基-COOH ( 14mol/t ;二甘醇彡 O. 95%，同时使切片含水率< 30ppm时产生高粘聚酯切片； B.高粘聚酯切片除杂步骤A中得到的高粘聚酯切片在管路输送过程中因磨擦而产生静电，粉末易附着在切片表面，经过离子静电消除器后，附在切片上的粉末呈现不吸附的状态，再由高压风机将其吹至吸风口隔离并除去；经除粉处理后的纯净切片再经过振动筛装置，使切片在筛网上以一定的轨迹进行跳跃翻滚运动，隔离并除去较大或并颗的切片；正常尺寸的切片穿过筛网落入螺杆上方的储料仓，该过程也可以采用先振动后除粉的模式进行除杂；目的是得到颗粒大小均匀、无粉末等杂质，质量更稳定的高粘聚酯切片； C.熔融纺丝将固相聚合后纯净的高粘聚酯切片输送到螺杆挤压机，螺杆直径为115 150mm，长径比22 28，螺杆挤压机在高温280°C 310°C条件下挤出熔体，熔体经管道分配到各纺丝部位的计量泵进行计量，再经纺丝组件在10 35MPa高压下从直径为120 240mm的喷丝板中吐出丝条，该喷丝板微孔长度一般为O. 5 3. 0mm，微孔直径为O.35 I. 0mm，熔体细流经由缓冷器时在300 350°C条件下进行加热，缓冷器的直径为120 240mm，缓冷器高度为170 300mm，再通过侧吹风装置或者环吹风装置进行均匀冷却成形，在风速为O. 40 O. 80m/s，风温为22 35°C，风湿RH 50 80%的条件下，丝条冷却形成初生纤维后进入纺丝甬道； D.牵伸热定型及卷绕在4头/位或8头/位，2 3位/线，I螺杆/线的机台配置下纺丝，纺丝速度460 800m/min,在初生纤维表面添加O. 30 O. 60%耐高温油剂,该高温油剂可以是油浓为18%的日本松本聚酯工业丝专用油剂，使丝条获得良好的集束性和耐磨性，然后在温度为65°C 165°C和牵伸速度为480 3800m/min条件下进行多级高速牵伸，总牵伸比为5. O 6. 5，使丝束获得良好的物理机械性能，再经过200°C 245°C的高温松弛热定型，松弛率O 10%，获得良好的热稳定性能，在2700 3800m/min的卷绕速度下进行卷绕成型，制得成品。
2.根据权利要求I所述的高强超低伸型安全带用聚酯工业长丝的制造方法，其特征在于，所述步骤D中的卷绕成型包括以下两个步骤1)低速生头到卷绕机上，生头速度一般为2500 2700m/min ；2)卷绕机根据程序自动加速至设定的卷绕速度，然后自动切换卷绕轴，开始正常卷绕，此时的卷绕速度一般为2700 3800m/min。
3.根据权利要求I或2所述方法制造的聚酯工业长丝，其特征在于根数为72-144F，纤度为1100-2222dtex，断裂强度可达到7. 80cN/dtex以上，在11. IKN的条件下定负荷伸长率可以达到4-6%，可控含油率低于O. 30-0. 60%。
全文摘要
本发明涉及一种高强超低伸型安全带用聚酯工业长丝及其制造方法，所述方法包括A.高粘聚酯切片制备；B.高粘聚酯切片除杂；C.熔融纺丝；D.牵伸热定型及卷绕；由所述方法制造的聚酯工业长丝根数为72-144F，纤度为1100-2222dtex，断裂强度可达到7.80cN/dtex以上，在11.1KN的条件下定负荷伸长率可以达到4-6％，可控含油率低于0.30-0.60％。本发明的有益效果为用本发明得到的聚酯工业长丝制成的安全带断裂强度可达35KN，远高于现有安全带28～33KN的标准，物理机械性能好，是制造前排安全带的最佳原料；织造性良好，较低的纤维含油率使得安全带染色均匀性良好，光泽稳定无色差、无色斑；废旧聚酯纤维可回收利用，节能环保，降低运行成本；操作简单，工艺流程短，自动化程度高，具有很大的发展空间。
文档编号D01D5/088GK102808230SQ20121029993
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者李俊隆, 王好龙 申请人:亚东工业(苏州)有限公司