专利名称：具有高强度、高起始模量和低缩率的聚酯拉伸丝的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有高强度、高起始模量和低缩率的聚酯拉伸丝。
自从成纤、可熔纺的合成聚合物问世以来，纤维制造者就在寻求提高用这些聚合物制成纤维的强度及稳定性的方法。这些纤维需要有更高的强度和稳定性，以便能为其制品开辟纺织品以外的用途。这种非纺织品用途(也称为“工业应用”)包括轮胎帘线;缝纫用线;帆布;用于路基结构或其它土工布用途的织物如纤维网或垫;工业用带;复合材料;建筑用织物;软管的增强材料;层压织物;绳索;以及类似用途。
最初，上述这些工业用途中有一些是用粘胶人造丝。以后，选用耐纶代替了粘胶人造丝。在70年代，采用了常规的聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯，与耐纶竞争。约在1985年，采用了高性能的聚酯，即，强度和稳定性更高的聚酯。
下面对某些早先的技术专利作简要的概述表明，作为提高这些合成纤维的强度及稳定性的可能途径已经研究了三个通用领域。这些通用领域包括针对拉伸的方法;针对聚合物的方法;和针对纺丝的方法。以后，“拉伸”一词指的是对初纺丝进行的加热和拉伸。“聚合物的处理”是指在纺丝之前对聚合物所进行的处理。“纺丝”一词是指由聚合物形成长丝的过程，但不包括拉伸。
针对拉伸的方法如下在美国专利3，090，997中公开了将聚酰胺多级拉伸，用于轮胎帘线。纤维(耐纶)按常规方式熔纺。然后，将纺出的纤维以三级工艺(拉伸、加热、然后再拉伸)拉伸，以得到具有以下性能的拉伸耐纶强度范围从10.4至11.1克/旦(gpd);伸长率从12.9%至17.1%;起始模量48至71克/旦/100%。
在美国专利3，303，169中公开了一种用于聚酰胺的单级拉伸工艺，它能形成高模量、高强度和低缩率的聚酰胺丝。将初纺的聚酰胺丝拉伸並且加热到至少115℃，使得到的丝具有强度为5至8.7克/旦;伸长率16.2%至30.3%;起始模量为28至59克/旦/100%;缩率为3.5%至15%。
在美国专利3，966，867中，公开了一种用于相对粘度为1.5至1.7的聚对苯二甲酸乙二醇酯的二级拉伸工艺。在第一阶段，将纤维加热到70至100℃，以3.8至4.2的拉伸比拉伸。在第二阶段，纤维加热至210至250℃並且拉伸，第一阶段与第二阶段拉伸比合计为5.6至6.1。所得的拉伸丝具有以下性能强度，7.5至9.5克/旦;伸长率在5克/旦负载下约为2%至5%;断裂伸长率为9%至15%;缩率1%至4%。
在美国专利4，003，974中，将具有24至28的高相对粘度(HRV)的聚对苯二甲酸乙二醇酯初纺丝加热至75到250℃，同时进行拉伸，然后通过一个加热的拉伸辊，最后将其松弛。拉伸丝具有以下性能强度，7.5至9克/旦;缩率约4%;断裂伸长率12%至20%;在7%伸长率时负载能力为3至5克/旦。
通过对聚合物进行处理来增强丝性能的那些方法如下在美国专利4，690，866和4，867，963中，聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度大于0.90。在美国专利4，690，868中，初纺(未拉伸的)纤维的性能如下断裂伸长率，52%至193%;双折射，0.0626至0.136;结晶度，19.3%至36.8%。拉伸纤维的性能如下强度，5.9至8.3克/旦;伸长率，10.1%至24.4%;干缩率(在210℃)，0.5%至10.3%。在美国专利4，867，936中，拉伸纤维的性能如下强度，约8.5克/旦;断裂伸长率，约9.9%;缩率(在177℃)，约5.7%。
针对纺丝的方法如下在美国专利3，053，611中，聚对苯二甲酸乙二醇酯在离开喷丝板之后在2米长的纺丝甬道中加热到220℃。然后在第二甬道中将冷水喷在纤维上。以每分钟1600米的速度卷绕纤维，随后拉伸，得到的强度为3.5克/旦。
在美国专利3，291，880中，聚酰胺由喷丝板纺成丝，然后冷至约15℃，随后用直接蒸汽喷射纤维。初纺纤维的取向度和双折射低。
在美国专利3，361，859中，将合成的有机聚合物纺成纤维。当纤维由喷丝板出来时，将其“受控延缓冷却”。这一冷却处理在离喷丝板7英寸内进行。在顶端(即，靠近喷丝板的一端)，温度为300℃，底端(离喷丝板约7英寸)处最低温度为132℃。初纺丝的双折射低(11至35×10-3)，拉伸丝的性能如下强度，6.9至9.4克/旦;起始模量，107至140克/旦/100%;断裂伸长率，7.7%至9.9%。
在美国专利3，936，253和3，969，462中，提到了使用温度范围从约115至460℃的加热套管(长度从半英尺至2英尺)。在前一专利里，加热套管顶部的温度比底部高。拉伸丝的性能如下强度，9.25克/旦;伸长率，约13.5%;缩率，约9.5%。在后一专利里，加热套管内的温度是恒定的，拉伸丝的性能如下强度，8至11克/旦;断裂伸长率，12.5%至13.2%。
在美国专利3，946，100中，纤维由喷丝板纺出，在低于80℃的温度下固化。然后将固化的纤维重新加热至在聚合物玻璃化转变温度(Tg)和熔化温度之间的某一温度。将这种加热的纤维以每分钟1000至6000米的速度由加热区拉出。丝的性能如下强度，3.7至4.0克/旦;起始模量，70至76克/旦/100%;双折射，0.1188至0.1240。
在美国专利4，491，657中，聚酯复丝以高速熔纺並且固化。固化在一个由加热区和冷却区依次相连组成的区域内进行。加热区是一个园筒形加热器(温度范围从聚合物的熔化温度至400℃)，其长度在0.2至1.0米的范围。冷却区用10℃至40℃的空气冷却。用这种方法制得的拉伸丝具有以下性能起始模量，90至130克/旦;缩率(在150℃)小于8.7%。
在美国专利4，702，871中，将初纺的纤维进入到一个具有负压的箱中。初纺丝的性能如下强度，3.7至4.4克/旦;双折射，104.4至125.8(×10-3);干热收缩率，在160℃15分钟为4.2%至5.9%。
在美国专利4，869，958中，纤维在不加热的情形下纺丝，然后卷绕。这时，纤维的结晶度低，但其取向度高。然后对纤维进行热处理。拉伸纤维的性能如下强度，4.9至5.2克/旦;起始模量，92.5至96.6克/旦/100%;伸长率，28.5%至32.5%。
以上对这些专利的评述表明，虽然用上述各种方法制得的纤维中有一些具有高强度或低缩率，但是上述专利中没有一个讲明一种同时具有高强度、高起始模量和低缩率的丝或是制造这种拉伸丝的方法。
最接近的述及这种拉伸丝的专利是美国专利4，101，525和4，195，052，它们是转让给本专利受让人的相关专利。在上述两份专利中，聚酯长丝(聚合物的特性粘度为0.5至2.0分升/克)通过喷丝板熔纺。熔融的长丝通过一个固化区，在那里它们被均匀地骤冷並转变成固体纤维。并以相当大的应力(0.015至0.15克/旦)将固体纤维从固化区拉出。这些初纺的固体纤维具有相当高的双折射(约9至70×10-3)。然后将初纺的固化纤维拉伸，接着进行热处理。拉伸的长丝性能如下强度，7.5至10克/旦;起始模量，110至150克/旦/100%;175℃下在空气中的缩率小于8.5%。
本发明涉及一种聚酯拉伸丝。该丝的特点在于起始割线模量大于150克/旦/100%。丝的特点还在于缩率小于8%或强度大于7.5克/旦。换句话说，该丝的特点在于强度至少为10克/旦，起始模量至少为120克/旦/100%，缩率小于8%。
为了示例说明本发明，给出了本申请推荐的工艺示意图，但是应该理解，本发明不受所给的精确排列及装置的限制。
图1是纺丝过程的示意正面图。
图2是拉伸过程的示意正面图。
下面将讨论高强度、高起始模量和低缩率的拉伸丝以及纺丝方法。“丝”或“长丝”或“纤维”这些名词是指由可熔纺的合成有机聚合物制成的任何纤维。这些聚合物可以包括(但不限于)聚酯和聚酰胺。但是本发明特别与聚酯有关，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的混合物，以及用多官能单体(例如季戊四醇)交联的聚对苯二甲酸乙二醇酯。上述的聚合物都可以含有常规的添加剂。丝的特性粘度(对于以对苯二甲酸乙二醇酯为基础的聚合物)可以在0.60和0.87之间。但是本发明不依赖于聚合物的特性粘度。
参照图1，图中给出了一个纺丝装置10。一个用于熔融聚合物切片用的常规挤出机12与纺丝箱体14以管道将流体连结。在纺丝箱体14中，有一个常用的纺丝组件16。正如工艺上所熟知的，纺丝组件可以是环形结构，聚合物在其中通过细粒堆积床而被过滤。作为组件16的一部分还包括一个常规的喷丝板(未画出)。聚合物通过组件的流速可以是从约每小时10至55磅。上限55磅仅由组件16的实际尺寸决定，使用大的组件可以达到更高的流速。纺出的单丝旦数(dpf)是从3至20;发现丝的单丝旦数在5至13之间时性能及机械性质最佳。
当纤维离开喷丝板时，可以任选地用热的惰性气体(例如空气)将其骤冷。参见美国专利4，378，325，本发明引用作为参考。一般来说，气体约为230℃，供气速度为每分钟约6标准立方英尺。如果空气太热，即，高于260℃，则纺出的丝的性能显著变差。
紧靠在纺丝箱体14下面适贴地(即，不透气地)装上一个细长的甬道18。该甬道中有一个长度约5米或更长的绝缘管。后面会详细讨论甬道长。管子的内径足够大(例如12英寸)，以便使从喷丝板出来的所有的丝都可以不受阻碍地通过管子的全长。甬道内装有许多常用的圈状加热器，以便使管内沿其长度上的温度可以控制。后面将更详细地讨论甬道温度。甬道最好再分成若干独立的温度区域，以便更好地控制温度。曾采用过总数4至7个独立的温度区域。甬道18可以包括一个用以控制甬道内温度的空气分布器17。分布器17的设计是均匀地围绕甬道四周散布惰性气体。
在甬道18的最底端内有一个多孔的截锥体19，即，一种用来减小空气湍流的装置。锥19最好长3英尺、最上端的直径与管径同样大，其底端的直径约为上端的一半，用它从管的最底端经过带阀的排气口21排出空气，因此由空气湍造成的丝路内的运动得以大大减小或完全排除。
在甬道的最底端下面，丝路汇聚。这种汇聚可以用上油装置20来完成。这是丝在离开喷丝板之后第一次接触。
甬道的长度、单根长丝不汇聚、以及甬道内的空气温度分布情况对于本发明特别重要。关于温度分布，应选择有一段很大的长度(例如至少3米)纤维温度要保持在其玻璃化转变温度Tg之上。可以使整个甬道长均保持在此温度以上，但这会使卷绕的长丝不稳定。因此，从实用出发，甬道内的温度降低到Tg以下，以便使长丝在被卷绕之前不再发生晶体结构的变化。最好是所选择的温度分布是在无外热时管内应形成的温度分布。但是“无外热”的情况是不实际的，因为有许多因素影响甬道温度。因此甬道温度分布最好控制为线性分布，就可将温度排除在工艺变量之外。
甬道内的空气温度用圈形加热器控制。最好是将甬道分成许多区域，各区域的空气温度控制在一个预定的数值。因此，甬道内的温度可以沿甬道长而变。甬道内的温度可以高到聚合物的纺丝温度或降到等于或低于聚合物的玻璃化转变温度Tg(聚酯的Tg约为80℃)。在喷丝板周围，当熔融聚合物流出喷丝板时，即达聚合物纺丝温度。但是，甬道内的空气温度最好是控制在从约155℃至约50℃。在卷绕速度低于14000英尺/分时，邻近喷丝板的第一区最好是控制在约155℃，而离喷丝板最远的一区控制在约50℃。
但是，线性温度分布並非是能造成本发明所公开的优越结果的唯一温度分布。在卷取(或卷绕)速度大于14000英尺/分(4300米/分)时，温度分布(当甬道内分成四个独立的区域时)可如下述(由喷丝板向下起始)第一区-约105℃至约110℃;第二区-约110℃至约115℃;第三区-约125℃至约130℃;第四区-115℃至约120℃。
关于甬道长度，对于本发明而言，甬道长度至少应为5米(至少有3米长的甬道温度在聚合物的Tg以上)，对长丝在此后汇聚是必要的。甬道长在5米至9米之间对于本发明是合适的。9米的上限是实用方面的限制，如果空间允许，长度还可以增加。为了使强度性质最佳，甬道长最好是大约7米。
纤维在流出甬道18后汇聚。这一汇聚可以通过使用上油装置来完成。
在第一次上油(即，在上油装置20处)之后，将丝引向一对导丝辊22，然后进行第二次上油(即，在上油装置23处)。进行第一次上油，目的是减少在纤维上形成的静电。但是该油剂在纤维通过导丝辊时有时会被甩掉。因此在导丝辊之后重新上油。
然后使纤维通过一个通常有张力控制的卷绕头24。卷绕速度一般大于3000米/分(9800英尺/分)，最高速度为5800米/分(19000英尺/分)。最佳范围约为10500至13500英尺/分(约3200至4100米/分)。最优选的范围是在约3200至3800米/分(10500至12500英尺/分)之间。当速度低于9800英尺/分(3000米/分)时，丝的均匀性变差。
用以上方法制得的初纺丝一般以较小的结晶和较高的取向度为特征。据信正是初纺丝的这些性质使其能获得下述独特的拉伸丝性质。
为了检验聚酯初纺丝的一般特点，小结晶是按结晶尺寸(以埃量度)确定，取向则用下列术语之一来定义光学双折射;非晶双折射;或结晶双折射。另外，聚酯初纺丝用结晶尺寸和长周期间隔(结晶之间的距离)表征。概括地说，聚酯初纺丝的特征为结晶尺寸小于55埃，同时光学双折射大于0.090或非晶双折射大于0.060，或长周期间隔小于300埃。更为可取的是，聚酯初纺丝的结晶尺寸从约20至约55埃，而光学双折射从约0.090至约0.140，或非晶双折射从约0.060至约0.100，或长周期间隔从约100至约250埃。最好是，聚酯初纺丝的结晶尺寸是从约43至约54埃，光学双折射从约0.100至约0.130，或非晶双折射从约0.060至约0.085，或是长周期间隔从约140至约200埃。
正如在一般工艺技术中可显而易见的那样，在最佳卷绕速度范围内初纺丝的结晶尺寸约为常规丝的1/3。结晶尺寸随卷绕速度增加而变大，但仍保持很小。丝的非晶取向很高，约为正常数值的2倍。这种丝的取向很高而缩变很低，以致于可以不经任何拉伸就使用。
此外，聚酯初纺丝具有以下性能结晶含量(即，由密度确定的结晶度)为10%至43%;强度为约1.7至5.0克/旦;模量为10至140克/旦/100%;热空气缩率约为5%至45%伸长率为50%至160%。
然后将初纺丝拉伸。参看图2。可以采用一级或二级拉伸操作。但是业已确认，第二级拉伸操作几乎没有什么另外的好处。有可能将纺丝操作直接与拉伸操作连接起来(即，纺丝/拉伸工艺)。初纺丝可以由纱架30向喂丝辊34供料，喂丝辊可以从室温加热到最高约150℃。然后，将纤维喂入到拉伸辊38上，该辊可以从室温加热到大约255℃。如果没有加热辊，可以采取一个可以热至180°至245℃的热板36。热板36(具有6英寸的弯曲接触表面)装在拉伸区内，即，在喂丝辊34和拉伸辊38之间。拉伸速度的范围是每分钟75至300米。典型的拉伸比约为1.65(适合在约3800米/分下制得的丝)。能得到最高抗拉强度的最佳喂丝辊温约为90℃。最佳的拉伸辊温度约为245℃。如果使用热板，则最佳温度是在约240°至245℃之间。拉伸辊的温度对热空气缩率有一定的控制作用。一般来说希望缩率低，因为这能使处理过的帘子线稳定性最高。但是至少有一种最终用途-帆布，要求拉伸丝有较高的缩率，这可以用降低拉伸辊的温度来控制。
根据上述，拉伸纤维的性能可以控制如下强度可以从4.0至10.8克/旦，伸长率从7%至约80%，初始割线模量从60至170克/旦/100%，热空气缩率(在177℃)为6%至15%。纤维束的旦数可以从125至1100(后一数字可以通过将几束长丝合并而得到)，单丝旦数为1.5至6。这样的丝可以作为橡胶轮胎的纤维增强材料使用。
根据上述方法制得的聚酯(即，聚对苯二甲酸乙二醇酯)拉伸丝，其初始割线模量可以大于150克/旦/100%。另外，这些丝的缩率可以小于8%，或是其强度大于7.5克/旦。
另一项聚酯拉伸丝的优选实例的特征如下强度至少为8.5克/旦;起始模量至少为150克/旦/100%，缩率小于6%。又一项聚酯拉伸丝的优选实例的特征是强度至少为10克/旦;起始模量至少为120克/旦/100%;缩率小于6%。还有一项聚酯拉伸丝的优选实例的特点如下强度从约9至约9.5克/旦;起始模量从约150至约158克/旦/100%;缩率小于7.5%。
根据上述方法制得的拉伸丝都可以用于以下的最终用途轮胎帘线，缝纫线，帆布，用于路基结构或其它土工布的织物如纤维网或垫，工业用带，复合材料，建筑用织物，软管的增强材料，层压织物，绳索等。
以上对本发明的论讨和后面的实例中使用的以下关键性试验，按下述程序进行强度参照ASTM D-2256-80中定义的“断裂强度”起始模量(或“初始割线模量”)按ASTM D-2256-80，第10.3节的定义，不同之处在于，代表应力-应变曲线最初直线部分的直线指定为应力-应变曲线上通过伸长率为0.5%及1.0%的两个点的割线。
所有其它的张力性质均遵照ASTM D-2256-80的定义。
收缩率(热空气缩率)按ASTM D-885-85定义为在维持177±1℃的热空气中的线性收缩率。
密度、结晶尺寸、长周期间隔、结晶双折射和非晶双折射与美国专利4，134，882中规定的相同，该专利在这里引用作为参考。具体地说，上述各项可以在美国专利4，134，882的以下段落或其前后找到密度-第8栏60行;结晶大小-第9栏6行;长周期间隔-第7栏62行;结晶双折射-第11栏12行非晶双折射-第11栏27行。
双折射(光学双折射或Δn)与美国专利4，101，525第5栏4-46行规定的相同，该专利在这里引用作为参考。“BiCV”是由10根被测量的长丝计算出的光学双折射之间的变异系数。
本文提到的其它试验按常规方法进行。
现在将参照实例更全面地说明本发明。
实例1在下列一组实验中，将一种常用的聚酯聚合物(聚对苯二甲酸乙二醇酯，特性粘度0.63)纺丝。纺丝速度由12500英尺/分增加到19000英尺/分。甬道长为6.4米，分成四个温度控制区。通过测量各区中心靠近甬道壁处的空气温度来控制温度。以每小时22.9磅的速度将聚合物经过一个285℃的纺丝箱体和40孔的喷丝板(孔的尺寸为0.009英寸×0.013英寸)挤压出来。纤维不经骤冷。纺出的纤维不拉伸，但是经受热定形。结果列于表1中。
实例Ⅱ在下列一组试验中，将一常规的聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯，特性粘度0.63)纺丝。甬道温度的变化如表中所示(各区中心的空气温度)。甬道长为6.4米。将聚合物以23.1磅/时的速度通过一个300℃的纺丝箱体和一个72孔的喷丝板(孔的尺寸为0.009英寸×0.012英寸)挤出。纤维未经骤冷。初纺纤维随后拉伸(如表所示)。结果列于表2中。
在以上一组实验中(即，列在表2中的那些实验)，第4、5、6和7代表本发明。
实例Ⅲ在下列一组实验中，将常规的聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯，特性粘度0.63)纺丝。以每分钟10500英尺的速度卷绕纤维。将聚合物以每小时19.5磅的速度通过一个72孔的喷丝板(孔的尺寸0.009英寸×0.012英寸)和300℃的纺丝箱体挤出。纤维经232℃的每分钟6.5标准立方英尺的空气将纤维骤冷。甬道长6.4米，甬道内空气温度按照如下的4个区域(按下行的次序)分布各区中心处为135℃、111℃、92℃和83℃。初纺丝具有以下性能旦数-334，强度-4.09克/旦，伸长率-71.7%，起始模量-55.0克/旦/100%，热空气收缩率-350°F为11.8%，乌斯特值-1.10，特性粘度-0.647，双折射-110×10-3，结晶度-21.6%，FOY-0.35%。
在表3A中说明了拉伸比对拉伸丝性能的影响。
在表3B中，说明了拉伸时加热方法的影响(拉伸比为1.65，丝不经松弛)。
在表3C中，说明了提高拉伸温度及拉伸比的影响(喂丝辊为室温，拉伸辊为240℃)
实例Ⅳ在下列一组实验中，将一种常规聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯，特性粘度0.92)纺丝。在第1-5号实验中，纤维按照美国专利4，101，525和4，195，052所述的方法纺丝和拉伸。第6-9号则按如下制备将用来表征分子量的特性粘度为0.92的聚对苯二甲酸乙二醇酯干燥到水含量不大于0.001%。将该聚合物在挤出机中熔融並加热至295℃，接着用计量泵输送到纺丝组件。组件为环形结构，聚合物在其中通过一个细金属粒堆积床过滤。在过滤之后将聚合物通过一个80孔的喷丝板挤出。每个喷丝孔都是直径0.457毫米的圆形截面，毛细管长度为0.610毫米。
在组件下面适贴地装着一个9米长的绝缘加热管，纺出的复丝束在经过整个管长后才被汇聚或与任何导轮表面相接触。该管的整个长度分成7个区域以便于控制温度。各区域均用单独的控制器来控制各区中心处的空气温度。利用纺丝过程的热量和管子四周的外加热器相配合，调整各个控制器的设定值以便沿管垂直向下形成均匀的空气温度分布。在典型的情形下顶部区域的空气温度为155℃，温度以近似均一的梯度减少到底部的50℃。
约在管子下面10厘米处，束丝与上油装置接触，该装置也起汇聚导丝器的作用，並且是丝与外界的首次接触。在管的出口处，未汇聚的丝的横截面由于靠近上油导丝器而变得很小。这就有可能用很小的孔，从而减少管中的热空气损失。
在施加纺丝油剂之后，将丝引向一对导丝辊，然后引向有张力控制的卷绕头。卷绕速度一般是3200至4100米/分。
第二阶段将此丝拉伸，这时初纺丝通过一组预拉伸辊通向温度保持在80°至150℃的加热喂丝辊。在这些辊和一组温度设定在180至255℃的拉伸辊之间，然后将丝拉伸。对于在3800米/分下制得的丝，典型的拉伸比为1.65，在较高或较低速度下纺出的样品则分别要求较低和较高的拉伸比。
结果列于表4。
实例Ⅴ将用于表特分子量的特性粘度为0.92的聚酯干燥至水分含量为0.001%。将该聚合物在挤出机中熔融並且加热至295℃，随后用计量泵将熔体输送到纺丝组件中。在经过细粒金属堆积床过滤之后，将聚合物通过由80孔的喷丝板挤出。各喷丝孔的直径为0.457毫米，毛细管长度为0.610毫米。在挤出时测得的聚合物特性粘度为0.84。
挤出的聚合物通过纺丝进入加热的长9米的甬道内腔中。沿该管的长度方向维持近似线性的温度分布(梯度)。管的顶部区域的中心处空气温度为155℃，底部为50℃。复丝束在与紧靠在加热管出口下面的上油导丝器接触之前不汇聚。丝从该处经一对导丝辊引向有张力控制的卷绕头。在这些条件下以不同的纺丝(卷绕)速度制得4种丝。这些丝在表5.A中称作实例A至D。
在另一组实验中取下加热管的某些可去掉的部分并将加热管缩短。表5.A中的实例E和F是通过7米和5米长的甬道纺丝。其它的不同分子量(特性粘度)的聚合物也在此系统上纺丝，得到实例G和H。表5.A中的实例Ⅰ表示采用较低甬道温度的情况。在该情况下甬道内形成由125℃至50℃的线性梯度。
系列A至I的所有初纺出丝均用室温的喂丝辊和245℃的拉伸辊以单级方式拉伸。
在另一系列实验中，将实例A中所述的同一丝采用不同的喂丝辊温度进行拉伸。这些丝的试验结果列在表5.B中的实例A、J和K。
实例Ⅵ在下一轮实验中，按照本发明的方法将一种常规的聚合物-耐纶纺丝，並与用常规方法制得的耐纶丝比较。
用本发明方法制得的耐纶在以下条件下纺丝通过量-每小时37磅;纺丝速度-2362英尺/分;旦数-3500;单丝根数-68;纺丝相对粘度-3.21(H2SO4)或68.4(HCOOH当量);骤冷空气-72标准立方英尺/分;卷绕张力-80克;甬道长-24英尺;甬道温度-顶部240℃，底部48℃。这种初纺丝的性能如下强度-0.95克/旦;伸长率-235%;强度·
-14.6。随后丝在以下条件下拉伸拉伸比3.03;拉伸温度90℃。拉伸丝的性能如下强度6.2克/旦;伸长率70%;强度·
52;10%模量为0.87克/旦;400°F下热空气收缩率为1.4%。
用以下的常规方式将一种对照的耐纶纺丝通过量-23.4磅/时;纺丝速度-843英尺/分;旦数-5556;单丝根数-180;纺丝的相对粘度-3.3(H2SO4)或72.1(HCOOH当量);骤冷空气-150标准立方英尺/分。然后在以下条件下将丝拉伸拉伸比-2.01;拉伸温度-90℃。拉伸丝的性能如下强度-3.8克/旦;伸长率-89%;强度·
-33;10%模量-0.55克/旦。
用以下的常规方式将另一种丝对照纺丝通过量-57.5磅/时;纺丝速度-1048英尺/分;旦数-12400;单丝根数-240;纺丝相对粘度-42(HCOOH当量);骤冷空气-150标准立方英尺/分。然后在以下条件下将丝拉伸拉伸比-3.60;拉伸温度-110℃。拉伸丝的性能如下强度-3.6克/旦;伸长率-70%;强度·
-30.1;10%伸长率时的模量-0.8克/旦;热空气收缩率(400°F)-2.0%。
实例Ⅶ在下一轮实验中，将低特性粘度(例如0.63)和高特性粘度(例如0.92)的常规聚酯(即，聚对苯二甲酸乙二醇酯)初纺丝与美国专利4，134，882中提到的初纺丝相比较。实例1～8是低特性粘度的聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，按实例Ⅰ中所述的方法制得。实例9～11是高特性粘度的聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，按实例Ⅴ中所述的方法制得。实例12～17相应于美国专利4，134，882中的实例1、5、12、17、36和20。
对于每一实例，列出了纺丝速度(英尺/分)，密度(克/立方厘米)、结晶尺寸(埃，010晶面)、长周期间隔、双折射、结晶双折射和非晶双折射的数据，结果列在表7。
本发明可以用其它特定形式体现而不偏离本发明的精神或基本特特，因此，应当参照所附的权利要求而不是上述说明书来指明本发明的范围。
权利要求
1.一种聚酯拉伸丝，其特征在于，起始割线模量大于每旦150克/100%。
2.根据权利要求1的聚酯拉伸丝，进一步的特征在于，收缩率小于8%。
3.根据权利要求1的聚酯拉伸丝，进一步的特征在于，强度大于7.5克/旦。
4.一种聚酯拉伸丝，其特征在于，强度至少为7.5克/旦;起始割线模量至少为每旦150克/100%;收缩率小于8%。
5.一种聚酯拉伸丝，其特征在于，强度至少为8.5克/旦;起始割线模量至少为每旦150克/100%;收缩率小于8%。
6.一种聚酯拉伸丝，其特征在于，强度至少为10克/旦;起始割线模量至少为每旦120克/100%;收缩率小于8%。
7.一种聚酯拉伸丝，其特征在于，强度大于9.0克/旦;起始割线模量大于每旦150克/100%，收缩率小于7.5%。
8.根据权利要求1或4或5或6或7的丝，其中聚酯是聚对苯二甲酸乙二醇酯。
9.根据权利要求1或4或5或6或7的丝，该丝是由一组1.5到6旦的单丝组成的。
全文摘要
本发明涉及一种聚酯拉伸丝。该丝的特点在于起始割线模量大于每旦150克/100％。该丝的特点还在于，收缩率小于8％或强度大于7.5克/旦。或者是，该丝的特点在于，强度至少为10克/旦，起始模量至少为每旦120克/100％，收缩率小于8％。
文档编号D01F6/62GK1056543SQ9110304
公开日1991年11月27日 申请日期1991年5月10日 优先权日1990年5月11日
发明者荷米斯·F·西蒙斯, 罗纳德·L·格里非斯 申请人:赫希斯特人造丝公司