专利名称:高强低延涤纶长丝的制造方法
本发明是一种断裂强度大于68×10-2牛顿/特(N/T)(即大于8克/旦)，断裂伸长小于10%的高强低延涤纶长丝的制造方法。
研制高强低延涤纶长丝，以往一般都采用卷绕速度在1000米/分以下的低速来制取原丝。据报道每提高100米/分时最大拉伸比均减少0.1倍〔F.U.TP 365～511(1960)〕。但过低的纺丝速度易造成原丝预取向不均匀并随时间发生延时变化，故制得原丝不宜存放。此外，在一级或二级拉伸后，为完善纤维的结晶结构，提高尺寸稳定性，尚需再经热处理。
八十年代出现采用1000米/分以上的纺丝工艺制造高强低延涤纶长丝。如日本专利JK58-186607和JK59-98409系采用1000米/分以上的纺丝速度。其所制得的原丝虽然可存放较长时间，但后拉伸倍率小且缩率大，拉伸丝经热定型或经后加工处理如浸渍等则强力下降12.5%左右，损失较大。
本发明针对上述情况选择适当的纺丝速度和减少张力途径制取一定预取向度的原丝，然后在提高存放时间同时探求最大拉伸比，即采用多级拉伸工艺以进一步提高纤维内高分子的规整度和结构稳定性，达到了预期目的。
本发明要点阐述。本发明包括聚酯选择和原丝成形及拉伸工艺，其特征是采用高位上油制取一定预取向度原丝的纺丝工艺和具有预热喂入罗拉装置的三级热拉伸的生产流程。
本发明要点之一在于纺速的选择。以不同纺速制得纤维的物理机械性能如表1.所示。
表1.不同纺速所制纤维的结构与性能
由表1.可见以不同纺速制取的原丝，经拉伸后的强度虽然相近，但纤维的收缩性能不同，纺速越高，则沸水收缩率愈低，这是因为随纺速的增加，纤维内分子取向诱导结晶程度增加，再第二次成形时超分子结构在原有基础上进一步规整化，晶粒小的合并为较大晶粒或者继续增长，所以纺速低的拉伸丝，尽管能达到较高的强度，但其结构的稳定性不及纺速高的拉伸丝，而纺速高的拉伸丝，虽然结构稳定但因分子过早结晶而不利于拉伸，影响纤维机械强度的提高，因此本发明认为纺速为2000～3000米/分能制得力学性能优良的纤维。
本发明要点之二，是上油位置对纤维质量的影响。如表2.所示，上油位置越靠近喷丝板原丝丝条的表面张力越小采用卷绕机上油盘上油丝条张力最大，拉伸性能最差。它表明丝条上油集束后既能减少运动时与周围空气介质的阻力，又能抵抗周围介质的扰动。
表2.不同上油位置与纤维质量
本发明要点之三，是拉伸工序采用了三级拉伸工艺。由于原丝的结构单元的有序程度不一，各结构单元在拉伸过程中松弛时间也有很大差别，因而在相同条件下要同时完成取向是不可能的。表3表明，不同拉伸方式纤维的超分子结构发展及相应的机械性能的变化。
显然，在拉伸温度略高于玻璃化温度(Tg)的一级拉伸，由于松弛时间跟不上拉伸时间，形变来不及发展，故实际拉伸比很小。又由于取向低，故纤维的断裂强度低，伸长与收缩率大。再加之二级与三级拉伸的时间和温度增加，故拉伸比提高，纤维取向明显增加，双折射率(△n)从0.1683分别增加到0.1884和0.1936。这表明纤维内大分子链段总取向提高的同时，无定型区和晶区的取向都有明显提高。尤其是三级拉伸时可赋于纤维较高的能量，使分子构象不断向能垒低的稳定态转变，卷缩的大分子逐步伸直，易于砌入晶格，最终使结晶度与密度增加，大分子间作用增强，结构紧凑，对提高尺寸稳定性和抵抗外力的能力作出贡献。所得纤维的晶区结构比较完整，可以省却一般涤纶纤维在拉伸后的蒸汽热处理。
表3.不同拉伸方式与成品的结构性能
＊fa-非晶区取向度本发明的要点之四，是采用加热喂入罗拉装置对原丝预热，再进行三级拉伸。这有利于提高拉伸比并影响纤维的性能。
表4.罗拉温度及纤维的物理指标
由表4可见，适当提高喂入罗拉温度，有利于提高拉伸比和纤维的力学性能。但预热温度不能过高，否则纤维分子过早结晶不利于取向，故预热温度在65～100℃为宜，最好75～90℃。
本发明的流程特征参数归纳如下聚对苯二甲酸乙二酯切片特性粘度0.8～1.1。
干燥，聚酯切片干燥后含水率小于0.02%。
纺丝，纺丝温度300～325℃，最好310～320℃，高于325℃热降介严重，纤维发脆，强度降低。纺丝温度小于300℃，熔体流动性差，加工困难。
卷绕上油，在距离喷丝板105～140cm处给耐高温油剂。卷绕速度2000～3000米/分。
拉伸，系采用三级热拉伸工艺，原丝经预热罗拉，温度为75～90℃下喂入，分别在130～150℃及200～220℃下进行二级及三级拉伸，各导丝罗拉温度为80～120℃，输出导丝罗拉温度为常温。
本发明的实施通过以下实例给出实例1特性粘度1.04聚酯切片，真空干燥后含水率为0.005%，纺丝箱体温度320℃，纺出原丝在离喷丝板140cm处给油，以2000米/分速度卷绕。三级拉伸预热罗拉75℃，第二区拉伸热板130℃，第三区拉伸热板220℃，其余导丝罗拉80℃，输出罗拉常温所得结果如表5所示。
表5.纺速2000米/分的原丝和罗拉75℃的拉伸丝
续表5.
实例2与实例1相同聚酯切片，真空干燥后切片含水率0.005%，纺丝温度与实例1相同，纺速2500米/分，上油位置距喷丝板105cm，所得原丝质量列表6。
表6.上油位距喷丝板105cm处的原丝质量
权利要求
1.本发明是高强低延涤纶长丝的一种制造方法，它包括纺丝成形及拉伸工艺，其特征是采用高位上油制取一定预取向度原丝的纺丝工艺和具有预热喂入罗拉的三区热拉伸的生产流程。
2.如权利要求
1.所述的制造方法，其特征在于原丝的纺速为1500～3500米/分，最好为2000～3000米/分，原丝双折射(△n)为16×10-3～55×10-3，最好△n为18×10-3～50×10-3。
3.如权利要求
1.所述的制造方法，其特征在于卷绕的上油位置在距喷丝板100～160cm，最好为105～140cm。
4.如权利要求
1.所述的制造方法，其特征在于三级拉伸的喂入罗拉装置的温度为65～100℃，最好为75～90℃。
5.如权利要求
1.所述，其特征在于三级拉伸的第一级拉伸罗拉的温度可以是常温或加热，最好是80～120℃，输出罗拉最好为常温。
6.如权利要求
1.所述的制造方法，其特征在于三级拉伸的第二级拉伸的热板温度为120～180℃，最好为130～150℃，第三级拉伸采用接触式，热板温度为180～225℃，最好为200～220℃。
专利摘要
本发明提供强力大于68×10
文档编号D01F6/64GK86100571SQ86100571
公开日1987年2月11日 申请日期1986年5月9日
发明者孙美琪, 胡坚斌, 王惠琴, 陈蓓蕾 申请人:上海合成纤维研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan