專利名稱：聚酯長絲的紡絲和卷繞方法,由該紡絲方法獲得的聚酯長絲,聚酯長絲的拉伸變形和由拉 ...的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于紡絲和卷繞基于聚酯長絲總重量，不小于90wt％的聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸亞丙基酯(PTMT)，優(yōu)選PTMT的POY聚酯長絲的方法和也涉及可由該方法獲得的POY聚酯長絲。本發(fā)明進一步涉及拉伸變形紡成和卷繞的聚酯長絲的方法和也涉及可因此獲得的膨體聚酯長絲。
在兩步驟方法中連續(xù)聚酯長絲和特別是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的生產是已知的。在此方法中，第一步驟包括紡絲和卷繞平POY長絲，將該POY長絲在第二步驟中完全拉伸和熱定形或拉伸變形成膨體長絲。
此領域的概述由F.Fourné的書籍Synthetishe Fasern給出，該書籍由Hanser，慕尼黑出版。然而，僅描述PET纖維的生產和沒有給出統(tǒng)一的紡絲技術，僅有描述最不同特征的概述。
從各種可紡聚合物，包括聚丙烯，聚酰胺，聚酯等的纖維生產，形成DE-A 38 19 913目的的一部分。然而，在實施例中僅描述了PET纖維的生產，如可從加工聚合物的溫度識別的那樣。
關于生產連續(xù)聚對苯二甲酸亞丙基酯(PTMT)或聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)長絲的問題是POY長絲，不僅僅直接在紡絲之后和在卷繞中也在卷繞之后幾小時，在室溫下的貯存過程中，顯示收縮的相當傾向，它導致紗線縮短。將卷裝壓縮結果是，使得在特別的情況下，卷裝會在卷繞心軸上收縮結實和不能再被除去。此外，卷裝會產生具有硬邊緣和腰形中心部分的所謂鞍狀物。結果是，長絲的紡織品數(shù)據(jù)，如烏斯特值，變得較不均勻和當卷裝退卷時出現(xiàn)問題。僅有的補救措施是限制卷裝重量到小于4kg。這樣的問題并不在PET纖維的加工中出現(xiàn)。
進一步觀察到，與PET長絲對比的區(qū)別，POY PBT或PTMT長絲在貯存過程中老化較快。結構硬化發(fā)生和引起沸水收縮減少到較大的程度使得可以檢測到后結晶。這樣的PBT或PTMT長絲僅部分適用于進一步的加工在于它們導致拉伸變形中的缺陷和導致變形紗線斷裂強度的顯著降低。結果是變形速度或拉伸比的降低。
在一方面為PET和另一方面為PBT和PTMT之間的差異可歸于結構和性能差異，例如在Chemical Fibers Int.，53頁，50卷(2000)中報導和在Dornbirn的9月13-15日的第39屆國際人造纖維大會上討論的那樣。因此相信不同的鏈形成是性能差異的原因。
用于解決這些問題的第一個方案描述在WO99/27168和EP0,731,196B1中。WO99/27168描述了一種聚酯纖維，它是至少90wt％聚對苯二甲酸亞丙基酯和沸水收縮為5％-16％和斷裂伸長為20％-60％。在WO99/27168中描述的聚酯纖維通過紡絲和拉伸而生產。報導的最大紡紗退繞速度為2100m/min。由于低紡絲速度此方法是不經(jīng)濟的。此外，獲得的聚酯纖維，如報導的參數(shù)文件，是高度結晶的和因此僅部分適用于拉伸變形方法。
EP 0,731,196B1描述了通過在拉伸之后和在卷繞之前將紗線進行熱處理以降低其收縮的傾向而紡絲、拉伸和卷繞合成紗線的方法。可以使用的合成纖維包括聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維。在EP0,731,196B1中，通過將合成紗線緊密接近但基本無接觸地沿延長的加熱表面導引而進行熱處理。熱處理的施加增加了工藝成本和，另外，提供具有高結晶度的合成紗線，它僅部分適用于拉形變形方法。
Dr.H.S.Brown和H.H.Chuah的文章“基于聚對苯二甲酸亞丙基酯的紡織品長絲紗線的變形”，Chemical Fibers International，47卷，1997年2月，72-74頁描述了POY聚對苯二甲酸亞丙基酯長絲在450m/min和850m/min變形速度下的拉伸變形。根據(jù)此公開內容，由于在此情況下獲得具有更好材料性能的纖維，450m/min的更低變形速度更適于聚對苯二甲酸亞丙基酯長絲。聚對苯二甲酸亞丙基酯纖維的斷裂強度報導為26.5cN/tex(變形速度450m/min)和29.15cN/tex(變形速度850m/min)和斷裂伸長為38.0％(變形速度450m/min)和33.5％(變形速度850m/min)。
WO 01/04393描述了沸水收縮為3-40％的PTMT長絲。然而，立即在形成長絲之后測量此數(shù)值。在標準條件下貯存4周過程中此數(shù)值降低到小于20％，如由附

圖1證明的那樣。
圖1描述了對于三種PTMT POY筒管作為在標準條件下貯存時間函數(shù)的沸水收縮變化。研究的三個筒管具有不同的初始值。筒管#16和17，具有＞40％的高初始值，在4周之后的沸水收縮大于30％和優(yōu)選大于40％。然而，當初始沸水收縮值小于40％時，從筒管18顯然的是在4周貯存之后沸水收縮值會降低到30％的臨界值以下。
圖2是PTMT POY的力-伸長圖的示意圖。對于相同的斷裂伸長，圖2a)顯示根據(jù)本發(fā)明特征為不小于15％的自然拉伸比(NVV)的圖和圖2b)顯示特征為NVV＝0％的圖。沸水收縮是纖維加工性能和結晶度的量度。在WO 01/04393中描述的纖維包括具有可比高結晶度的塑料，它們顯著更難以加工和僅可以在更低拉伸比和/或在更低變形速度下加工。
本發(fā)明的目的是提供一種生產和卷繞基于長絲總重量，不小于90wt％的PBT和/或PTMT的POY聚酯長絲的方法，因此簡單地生產和卷繞POY聚酯長絲。更特別地，POY聚酯長絲的斷裂伸長數(shù)值應當為90％-165％，具有關于長絲參數(shù)的高均勻性和同樣低結晶度。本發(fā)明的進一步目的是提供紡絲和卷繞POY聚酯長絲的經(jīng)濟工業(yè)方法。本發(fā)明的方法應當允許非常高的紡絲退繞速度，優(yōu)選大于2200m/min，和大于4kg在卷裝上的高紗線重量。
本發(fā)明的仍然進一步目的是改進可由本發(fā)明方法獲得的POY聚酯長絲的貯存性。它們應當可貯存延長的時間，例如4周。理想地，卷裝應當不在貯存過程中致密化，特別是不應當在卷繞心軸上收縮結實和形成具有硬邊緣和腰形中心部分的鞍狀物，使得從卷裝上退繞時沒有問題。
根據(jù)本發(fā)明，POY聚酯長絲應當簡單以在拉伸或拉伸變形操作中進一步加工，特別是在高變形速度下，優(yōu)選大于450m/min?？捎衫熳冃潍@得的長絲應當具有優(yōu)異的材料性能，例如大于26cN/tex的高斷裂強度和對于HE長絲大于30％的高斷裂伸長和對于SET長絲大于36％的高斷裂伸長。
通過包括權利要求1所有特征的紡絲和卷繞方法達到?jīng)]有明確提及過但從開始時在此描述的相關材料容易衍生的或顯然的這些和其它目的。根據(jù)本發(fā)明方法的有利改進在權利要求1的從屬權利要求中得到保護?？捎杉徑z方法獲得的POY聚酯長絲描述在獨立的產品權利要求中。在方法權利要求6中要求POY聚酯長絲的拉伸變形，而產品權利要求7和8涉及可由拉伸變形獲得的膨體長絲。
因此本發(fā)明提供一種生產和卷繞基于聚酯長絲的總重量，不小于90wt％的聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸亞丙基酯(PTMT)，優(yōu)選PTMT的POY聚酯長絲的方法，其特征在于該方法包括a)在70-500范圍設定紡程拉伸比，b)將直接從噴絲頭出口處的長絲通過驟冷延遲區(qū)30mm-200mm的長度，c)將長絲驟冷到固化溫度以下，d)將長絲在從噴絲頭下部面(underface)500mm-2500mm的距離收斂，e)設定在退繞導絲輥以上和之間的紗線張力為0.05cN/dtex-0.20cN/dtex，優(yōu)選0.15cN/dtex，f)在0.025cN/dtex-0.15cN/dtex的紗線張力下卷取紗線，g)設定卷取速度為2200m/min-3500m/min。
此不可預見的方法提供了POY聚酯長絲，它甚至在標準條件下貯存4周之后保持它們的優(yōu)異材料性能。沒觀察到由于老化的紗線均勻度數(shù)值的顯著惡化和筒管上紡成的纖維的收縮。
同時，本發(fā)明的方法具有許多進一步的優(yōu)點。這些包括本發(fā)明的方法簡單和經(jīng)濟的以在大工業(yè)規(guī)模上實施。更特別地，該方法允許在至少2200m/min的高退繞速度下的紡絲和卷繞和保持大于4kg的高紗線重量的卷裝的生產。
本發(fā)明的方法避免使用紡絲添加劑。結果是特別經(jīng)濟地獲得聚酯長絲。
因此可以在拉伸或拉伸變形操作中，簡單地，經(jīng)濟地和在大工業(yè)規(guī)模上加工可由該方法獲得的POY聚酯長絲。在操作中，可以在大于450m/min的速度下進行變形。
由于可由該方法獲得的POY聚酯長絲的高均勻度，簡單地達到良好的卷裝以保證均勻和基本無缺陷的染色和POY聚酯長絲的進一步加工。
可由拉伸變形獲得的長絲具有大于26cN/tex的高斷裂強度和對于HE長絲大于30％的高斷裂伸長和對于SET長絲大于36％的高斷裂伸長。
本發(fā)明提供生產和卷繞基于長絲總重量，不小于90wt％的聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸亞丙基酯(PTMT)的POY聚酯長絲的方法。聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸亞丙基酯(PTMT)對于本領域技術人員是已知的。聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)可通過對苯二甲酸與等摩爾量1，4-丁二醇的縮聚獲得和聚對苯二甲酸亞丙基酯可通過對苯二甲酸和等摩爾量1，3-丙二醇的縮聚獲得。兩種聚酯的混合物也是想得到的。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選是PTMT。
聚酯可以是均聚物或共聚物。有用的共聚物特別包括這樣的共聚物，該共聚物，以及PTMT和/或PBT重復單元，包含至多15mol％(基于聚酯的所有重復單元)的如下通常單體的重復單元例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇、聚乙二醇、間苯二甲酸和/或己二酸。然而，對于本發(fā)明的目的，優(yōu)選是聚酯均聚物。
本發(fā)明的聚酯可包括通常量的作為混合物的另外添加劑，如催化劑、穩(wěn)定劑、抗靜電劑、抗氧劑、阻燃劑、染料、染料吸收改進劑、光穩(wěn)定劑、有機亞磷酸鹽、熒光增白劑和消光劑。優(yōu)選，聚酯包括0-5wt％添加劑，基于長絲的總重量。
聚酯可進一步包括少部分，優(yōu)選至多0.5wt％的支化劑(brancher)組分，基于長絲總重量。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選支化劑組分包括多官能酸，如偏苯三酸，或均苯四酸，或三到六價醇、如三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、甘油或相應的羥基酸。
本發(fā)明的有用聚酯優(yōu)選可熱塑性成型和可以被紡成長絲和卷繞。在此上下文中，特別有利的聚酯的限制粘度數(shù)為0.7dl/g-0.95dl/g。
在本發(fā)明的方法中，將聚酯的熔體或熔體混合物由紡絲泵在恒定速度下(速度由已知公式計算使得獲得所需的纖維線性密度)泵送到噴絲頭組件中以通過組件模頭板中的孔擠出以形成熔融長絲。
熔體例如可從聚合物切片在擠出機中制備，在該情況下特別有利的是首先將切片干燥到＜30ppm的水含量和特別是到＜15ppm的水含量。
熔體的溫度，它通常稱為紡絲溫度和它在紡絲泵以上測量，依賴于使用的聚合物或聚合物共混物的熔點。它優(yōu)選位于由公式1給出的范圍公式1Tm+15℃≤Tsp≤Tm+45℃其中Tm是聚酯的熔點[℃]Tsp是紡絲溫度[℃]。
規(guī)定的參數(shù)用于限制水解和/或熱粘度下降，它應當有利地非常低。在本發(fā)明的上下文中，小于0.12dl/g和特別地小于0.08dl/g的粘度下降是所需的。
熔體均勻性對紡成的長絲的性能有直接的影響。因此優(yōu)選使用含有至少一個元件和安裝在紡絲泵以下的靜態(tài)混合器以均勻化熔體。
模頭板溫度，它依賴于紡絲溫度，由板的次級加熱系統(tǒng)控制。有用的次級加熱系統(tǒng)包括例如由“聯(lián)苯(Diphyl)”或另外的對流或輻射加熱器加熱的紡絲束。模頭板的溫度通常等于紡絲溫度。
可以通過噴絲頭組件中的壓力梯度獲得模頭板的溫度增加。已知的推導，例如K.Riggert“Fortschritte in der Herstellung vonPolyester-Reifenkordgarn”Chemiefasern 21，379頁(1971)，描述了每100巴壓降約4℃的溫度增加。
進一步可以通過使用疏松過濾器介質控制模頭壓力，特別是通過使用平均粒度為0.10mm-1.2mm，優(yōu)選0.12mm-0.75mm的鋼砂和/或濾盤，它可從細度≤40μm的織造或非織造金屬織物形成。
此外，模頭孔中的壓降對總體壓力有影響。將模頭壓力優(yōu)選設定為80巴-450巴，特別是100巴-250巴。
紡程拉伸比isp，即，退繞速度對擠出速度的比例，根據(jù)US5,250,245通過公式2從聚合物或聚合物混合物的密度，噴絲頭孔直徑和長絲線密度計算公式2isp＝2.25·105·(δ·π)·D2(cm)/dpf(den)其中δ＝熔體密度[g/cm3]；對于PTMT＝1.12g/cm3D＝噴絲頭孔直徑[cm]dpf＝每個長絲的旦數(shù)[den]。
對于本發(fā)明的目的，紡程拉伸比為70-500，優(yōu)選100-250。
優(yōu)選選擇噴絲頭孔的長度/直徑比為1.5-6，特別是1.5-4。
擠出的長絲通過驟冷延遲區(qū)。將驟冷延遲區(qū)直接配置在紡絲組件以下作為凹口區(qū)，其中保護從噴絲頭孔出現(xiàn)的長絲免受冷卻氣體的直接作用和在紡程拉伸或冷卻中延遲。將凹口的活動部分(active part)構成為紡絲組件進入紡絲束的延伸，使得長絲由加熱壁包圍。由保溫層和未加熱框架形成不活動部分(passive part)?；顒影伎诘拈L度為0-100mm和不活動部分的長度為20-120mm，受限于30-200mm，優(yōu)選30-120mm的總長度。
作為活動凹口的替代，再加熱器可位于紡絲束以下。與活動凹口成對比，則圓筒形或矩形橫截面的此區(qū)域包括至少一個獨立于紡絲束的加熱系統(tǒng)。
同心地圍繞紡程的在徑向多孔驟冷系統(tǒng)的情況下，可以使用圓筒形覆蓋物達到驟冷延遲。
然后將長絲冷卻到低于固化溫度的溫度。對于本發(fā)明的目的，固化溫度是熔體變成固態(tài)的溫度。
在本發(fā)明的上下文中，已經(jīng)確定特別有利的是將長絲冷卻到它們基本不再有粘性的溫度。特別有利的是將長絲冷卻到它們的結晶溫度，特別是冷卻到低于它們玻璃化轉變溫度的溫度。
用于驟冷或冷卻長絲的措施從現(xiàn)有技術是已知的。根據(jù)本發(fā)明特別有用的是使用冷卻氣體，特別是冷卻空氣。冷卻空氣的溫度優(yōu)選為12℃-35℃，和特別是16℃-26℃。冷卻氣體的速度有利地為0.20m/sec-0.55m/sec。
例如可以使用包括單冷卻管的單端系統(tǒng)冷卻長絲，單冷卻管含有多孔的壁。通過活性冷卻氣體供應或通過采用長絲的自吸入效應獲得每個單獨長絲的冷卻。作為單個管的替代，也可以使用熟悉的橫流驟冷系統(tǒng)。
在冷卻和紡程拉伸區(qū)的特定實施方案中，將從延遲區(qū)出現(xiàn)的長絲曝露于在長度為10-175cm和優(yōu)選10-80cm區(qū)域中的冷卻空氣。長度為10-40cm的區(qū)域特別適于在卷繞處(windup)線性密度≤1.5dtex每個長絲的長絲和長度為20-80cm的區(qū)域特別適于線性密度為1.5-9.0dtex每個長絲的長絲。隨后在為0.2-20∶1，優(yōu)選為0.4-5∶1的在退繞處空氣對紡程速度的比例下，通過控制紡程輸送方向中的橫截面構造和尺寸化，將長絲和伴隨的空氣結合通過具有降低橫截面的槽。
在已經(jīng)將長絲冷卻到固化點以下的溫度之后，將它們收斂以形成紗線束。可以使用紗線速度和/或紗線溫度在線測量的常規(guī)方法，例如使用來自TSI/德國的激光多譜勒風速計或來自Goratec/德國類型IRRIS 160的紅外照相機，確定根據(jù)本發(fā)明從噴絲頭下部面的收斂點的合適距離。它為500-2500mm，優(yōu)選500-1800mm。在≤1500mm的更小距離下，優(yōu)選將紡成時線性密度≤4.5dtex的長絲收斂成復絲束，而在更大距離下優(yōu)選收斂更厚的長絲。
對于本發(fā)明目的有利的是優(yōu)選與紡成的長絲接觸的所有表面由特別低摩擦的材料制成。這樣基本避免斷裂的長絲和提供更高質量的長絲紗線。特別適于本目的的是來自Ceramtec/德國“TriboFi1”規(guī)格的低摩擦表面。
在加油器銷中收斂長絲，它在均勻速度下提供紗線所需量的紡絲整理劑。特別合適的加油器銷特征為入口部分，含有油入口孔的紗線管和出口部分。入口部分是漏斗狀的，使得避免由仍然干燥的長絲的接觸。在紡絲整理劑的提供之后，長絲的接觸點發(fā)生在紗絲管中。紗線管和油入口孔在寬度上符合紗線線密度和長絲的數(shù)目。在1.0mm-4.0mm的孔口和寬度是特別合適的。將加油器銷的出口部分配置為均勻化區(qū)，它優(yōu)選包括油儲槽。這樣的加油器可例如從Ceamtec/德國或Goulston/美國獲得。
油施加的均勻度對于本發(fā)明具有極大的重要性。例如可以使用Rossa計如按照在Chemiefasern/Textilindustrie，42/94，1992年11月在896頁描述的方法確定均勻度。優(yōu)選，這樣的程序提供對于小于90數(shù)位(digital)和特別地小于60數(shù)位的油施加標準偏差值。對于本發(fā)明的目的特別優(yōu)選小于45數(shù)位和特別是小于30數(shù)位的油施加標準偏差值。90或45數(shù)位的標準偏差值分別大約相應于6.2％或3.1％的變化系數(shù)。
對于本發(fā)明的目的特別有利的是將紡絲整理劑管線和泵設計成自排氣的以避免氣泡，這是由于氣泡可導致油施加的可感知變化。
根據(jù)本發(fā)明，特別優(yōu)選在將紗線卷繞之前將長絲纏結。在本發(fā)明的上下文中，發(fā)現(xiàn)含有密閉紗線管的噴射器是特別合適的，這是由于這樣的系統(tǒng)防止在進料槽中甚至在低紗線張力和高空氣壓力下紗線的緩沖。纏結噴射器優(yōu)選位于導絲輥之間和通過入口和出口導絲輥的不同速度控制紗線出口張力。紗線出口張力應當不超過0.20cN/dtex和應當主要具有0.05cN/dtex-0.15cN/dtex的數(shù)值。纏結空氣壓力為0.5-5.5巴，或在卷取速度至多為3500m/min的情況下至多為3.0巴。
優(yōu)選將紗線纏結到至少10n/m的節(jié)點計數(shù)。小于100cm的最大無節(jié)點間隙和小于100％的節(jié)點計數(shù)系數(shù)變化值是特別感興趣的。有利地，大于1.0巴空氣壓力的采用提供≥15n/m的節(jié)點計數(shù)，它特征為高均勻度在于變化系數(shù)不大于70％和最大無節(jié)點間隙為50cm。在實際應用中，發(fā)現(xiàn)來自Temco/德國的LD類型系統(tǒng)，來自Slack & Parr/美國的雙系統(tǒng)或來自Heberlein的Polyjet是特別有用的。
第一導絲輥單元的圓周速度稱為退繞速度。在卷繞組合體中將紗絲卷繞以形成成型機上的卷裝(筒管)之前，可以采用另外的導絲輥系統(tǒng)。
穩(wěn)定、無缺陷的卷裝是紗線無缺陷卷繞和理想無缺陷進一步加工的基本先決條件。因此，在本發(fā)明的上下文中，采用的卷取張力為0.025cN/dtex-0.15cN/dtex和優(yōu)選為0.03cN/dtex-0.08cN/dtex。
根據(jù)本發(fā)明方法的重要參數(shù)是在退繞導絲輥以上和之間的紗線張力設定值。如已知的那樣，此張力基本由Hamana的真實取向張力，在導紗器和加油器上的摩擦張力和紗線-空氣摩擦張力組成。對于本發(fā)明的目的，在退繞導絲輥以上和之間的紗線張力為0.05cN/dtex-0.20cN/dtex和優(yōu)選為0.08cN/dtex-0.15cN/dtex。
低于0.05cN/dtex的過低張力不再提供部分取向的所需程度。當張力超過0.20cN/dtex時，此張力會在卷繞和貯存筒管過程中誘導記憶效應，它導致紗線參數(shù)的惡化。
根據(jù)本發(fā)明通過從噴射噴絲頭的加油器的距離，摩擦表面和加油器和退繞導絲輥之間的間隙的長度控制張力。此長度有利地不大于6.0m和優(yōu)選小于2.0m，通過并聯(lián)構造布置紡絲系統(tǒng)和退繞機以保證直的紗線通路。
幾何參數(shù)也描述在收斂點和卷取之間的紗線調節(jié)時間。在此期間的快速松馳對建立的卷裝質量有影響。優(yōu)選選擇這樣確定的調節(jié)時間為50-200ms。
根據(jù)本發(fā)明，POY的卷取速度為2200m/min-3500m/min。有利地，通過調節(jié)紗線卷裝環(huán)境為≤45℃，特別是12-35℃的溫度，和40-85％的相對濕度，進行根據(jù)本發(fā)明的方法。優(yōu)選將POY在≤45℃的溫度下貯存直到進一步加工。進一步有利的是在進一步加工之前將POY卷裝在12-35℃和40-85％相對濕度下貯存至少4小時。
在標準條件下貯存4周之后，根據(jù)本發(fā)明的長絲具有如下性能a)90％-165％，優(yōu)選90-135％的斷裂伸長，b)至少30％，優(yōu)選≥40％的沸水收縮，c)小于1.1％，優(yōu)選小于0.9％的正常烏斯特，d)0.030-0.058的雙折射，e)小于1.35g/cm3，優(yōu)選小于1.33g/cm3的密度，f)變化≤4.5％，優(yōu)選≤2.5％的斷裂負荷系數(shù)和g)變化≤4.5％，優(yōu)選≤2.5％的斷裂伸長系數(shù)。
術語“標準條件”對于本領域技術人員是已知的和通過DIN53802標準定義。在按照DIN53802的“標準條件”下，溫度是20±2℃和相對濕度為65±2％。
另外對于本發(fā)明的目的特別有利的是當直接在卷繞之后測量時沸水收縮為50-65％和在標準條件下貯存4周之后至少為30％和優(yōu)選為≥40％。令人驚奇地，已經(jīng)確定以此方式生產的POY筒管具有優(yōu)異的進一步加工性能。
在此必須牢記的是，在工業(yè)實施中，標準條件不能總是在POY的制造、貯存或運輸中堅持。然而，低結晶度纖維經(jīng)常引起的問題是POY筒管的形狀變化，必須降低拉伸比和/或變形速度和在進一步加工中斷裂端的發(fā)生增加。與常規(guī)紗線相比，符合上述沸水收縮的紗線與這樣問題相關的程度更少。
另外確定的是甚至在2個月的貯存時間之后，本發(fā)明的優(yōu)選紗線并不顯示在DTY上色澤的改變深度。在20個月的貯存時間之后，顏色變化在95±3％之內，條件是環(huán)境溫度不大于45℃。
此外，優(yōu)選的長絲的自然拉伸比不小于15％。更優(yōu)選自然拉伸比為18-65％。自然拉伸比越高，拉伸性能越好。對于相同的伸長，高的自然拉伸比會導致更高的拉伸比。
自然拉伸比定義為以百分比計的力-伸長圖中的平坦部分。此參數(shù)是已知的和由拉伸測試儀在具有強度和伸長測量的一個操作中測量。
盡管圖2b)中的自然拉伸比是零，圖2a)和2b)是自然拉伸比(NVV)指示參數(shù)的圖示表示。這些圖每個是力對伸長的圖，和所示的圖是示意的以可以說明參數(shù)。
相信自然拉伸比是纖維取向的量度和＜15％的NVV數(shù)值描述聚酯結晶的開始。例如通過纖維的熱處理直到在比PES玻璃化轉變溫度高至少8℃的溫度下的卷取，獲得低的NVV數(shù)值。
測量指示材料參數(shù)的方法對于本領域技術人員是已知的。它們可從技術文獻識別。盡管可以采用各種方式測量大多數(shù)的參數(shù)，測量長絲參數(shù)的如下方法會證明對于本發(fā)明目的是特別有利的將特性粘度在25℃在烏氏毛細管粘度計中測量和由熟悉的公式計算。使用的溶劑是苯酚和1，2-二氯苯的3∶2w/w混合物。溶液的濃度是0.5g聚酯每100ml溶液。
使用來自Mettler的DSC量熱計，測量熔點、結晶溫度和玻璃化轉變溫度的每一個。將樣品初始加熱到280℃以將它熔融和然后驟冷。在20℃-280℃范圍內，在10K/min加熱速率下進行DSC測量。通過處理器確定報導的溫度。
在密度梯度柱中在23±0.1℃的溫度下測量長絲密度。使用的試劑是正庚烷(C7H16)和四氯甲烷(CCl4)。密度測量的結果可用于以無定形聚酯的密度Da和結晶聚酯的密度Dk為基礎計算結晶度。計算描述在文獻中和例如對于PTMT相應的數(shù)值是Da＝1.295g/cm3和Dk=1.429g/cm3。
以已知方式使用精確卷繞和稱重機構測量線性密度。使用的預張力有利地對于POY是0.05cN/dtex和對于DTY是0.2cN/dtex。
在Statimat裝置上在如下條件下測量斷裂強度和斷裂伸長對于POY為200mm和對于DTY為500mm的夾緊長度，對于POY為2000mm/min和對于DTY為1500mm/min的伸長速率，對于POY為0.05cN/dtex和對于DTY是0.2cN/dtex的預張力。將最大斷裂負荷值除以線性密度以確定斷裂強度，和在最大負荷下測量斷裂伸長。
通過在95±1℃的水中，在無張力狀態(tài)下處理長絲絞紗10±1min而測量沸水收縮。通過在對于POY為0.05cN/dtex和對于DTY為0.2cN/dtex的預張力下卷繞而制備絞紗；在0.2cN/dtex下進行熱處理之前和之后的絞紗長度測量。長度的差異用于以已知方式計算沸水收縮。
雙折射由在DE 19,519,898中描述的方法測量，該文獻的公開內容在此明確引入作為參考。
根據(jù)DIN53840部分1，使用來自Stein/德國的Texturmat裝置，在120℃的顯色(development)溫度下測量變形長絲的蠕變參數(shù)。
正常烏斯特數(shù)值使用4-CX烏斯特測試儀測量和報導為烏斯特％數(shù)值。測試速度是100m/min和測試時間是2.5min。
根據(jù)本發(fā)明的POY簡單以進一步加工，特別是拉伸變形。在本發(fā)明中，拉伸變形優(yōu)選在至少500m/min的變形速度下和特別優(yōu)選在至少700m/min的變形速度下進行。拉伸比優(yōu)選至少為1.35∶1和特別是至少1.40∶1。特別有利的是在高溫加熱器類型機器，例如來自Barmag的AFK機器上拉伸變形。
以此方式生產的膨體長絲顯示出低的缺陷數(shù)和在95℃的沸騰下中采用分散染料(Terasil Navy)沒有載體染色時，優(yōu)異的色澤深度和顏色的均勻度。
根據(jù)本發(fā)明生產的膨體SET長絲優(yōu)選具有大于26cN/tex的斷裂強度和大于36％的斷裂伸長。在膨體HE長絲情況下，它可沒有第二加熱器的熱處理而獲得，斷裂強度優(yōu)選大于26cN/tex和斷裂伸長大于30％。
根據(jù)本發(fā)明長絲的本體和彈性行為優(yōu)異。
現(xiàn)在更特別地描述本發(fā)明的說明性實施方案，本發(fā)明并不限于這實施例1和2紡絲和卷繞將特性粘度為0.93dl/g，熔體粘度為325Pas(在2.4Hz和255℃下測量)，熔點為227℃，結晶溫度為72℃和玻璃化轉變溫度為45℃的PTMT切片在130℃下翻滾干燥到11ppm的水含量。
將切片在來自Barmag的3E4擠出機中熔融，使得熔體的溫度為255℃。然后將熔體通過包含來自Sulzer的SMX靜態(tài)混合器的產物管線送到紡絲泵，靜態(tài)混合器含有15個元件和內徑為15mm。熔體的輸送量為63g/min，結合的停留時間是6min，和從紡絲泵向噴絲頭組件的計量數(shù)量是30.7g/min。使用各種卷繞速度設定值。已經(jīng)將來自Fluitec內徑為10mm的HD-CSE型靜態(tài)混合器的一個元件安裝在紡絲泵以下，但在進入噴絲頭組件的點以上。已經(jīng)將用于產物管線和紡絲塊它包含泵和噴絲頭組件的次級加熱系統(tǒng)，設定到255℃。噴絲頭組件包含高度為30mm的350-500μm鋼砂和同樣20μm非織造過濾器和40μm織造過濾器作為過濾器介質。將熔體通過包含直徑為0.25mm和長度為1.0mm的34個孔的80mm直徑噴絲頭板擠出。模頭壓力是120巴。
驟冷延遲區(qū)長度為100mm，由在加熱壁中的30mm和在保溫和未加熱框架中的70mm組成。將熔融長絲采用水平流過紡程1500mm長度的空氣驟冷。驟冷空氣的流率為0.35m/sec，溫度為18℃和相對濕度為80％。長絲在噴絲頭以下約800mm處變成固體。
位于從噴絲頭1050mm距離處的紗線加油器用于在收斂之前向端部提供紡絲整理劑。加油器具有TriboFil表面和直徑為1mm的入口開口。施加的紡絲整理劑的量為0.40％，基于纖維重量。
然后將收斂的紡程送到卷繞機。在加油器和第一退繞導絲輥之間的距離是3.2m。依賴于速度，調節(jié)時間是144或168ms。一對導絲輥由紗線S纏繞。位于導絲輥之間的是Temco纏結噴射器，它使用1.5巴壓力的空氣操作。根據(jù)速度設定，設定Barmag SW6卷繞機的卷取速度使得卷取紗線張力是5cN。將室內條件調節(jié)到24℃和60％相對濕度使得結果是在紗線卷裝中的溫度約為34℃。
在本測試的上下文中，退繞速度是2940m/min(實施例1)或2506m/min(實施例2)。表1指示其它試驗參數(shù)和表2顯示獲得的POY長絲的材料性能。在任一設定下，10kg重量的筒管是可生產的和可容易地從卷繞心軸除去。
表1試驗參數(shù)
1絕對2基于線性密度表2PTMT POY長絲的材料性能1
CV變化系數(shù)1在正常條件下貯存4周之后測量的拉伸變形將PTMT長絲筒管在如DIN53802定義的標準條件下貯存4周和然后送到Barmag FK6-S-900拉伸變形機。用于拉伸變形以生產SET長絲的試驗參數(shù)見表3和獲得的膨體SET長絲的材料性能見表4。
使用Barmag的UNITENS系統(tǒng)在如下限制值設定下測量變形缺陷UP/LP＝3.0cN，UM/LM＝6.0cN。
表3拉伸變形的試驗參數(shù)
F2-CVF2的變化系數(shù)表4拉伸變形長絲的材料性能
可以通過操作第2加熱器冷卻而改變膨脹行為，即生產所謂的HE長絲。然后蠕變收縮增加到約47％。然后斷裂伸長降低到33％。
權利要求
1.一種生產和卷繞基于聚酯長絲總重量，不小于90wt％的聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸亞丙基酯(PTMT)，優(yōu)選PTMT的POY聚酯長絲的方法，其特征在于該方法包括a)在70-500范圍設定紡程拉伸比，b)將直接從噴絲頭出口處的長絲通過驟冷延遲區(qū)30mm-200mm的長度，c)將長絲驟冷到固化溫度以下，d)將長絲在從噴絲頭下部面500mm-2500mm的距離收斂，e)設定在退繞導絲輥以上和之間的紗線張力為0.05cN/dtex-0.20cN/dtex，f)在0.025cN/dtex-0.15cN/dtex的紗線張力下卷取紗線，g)設定卷取速度為2200m/min-3500m/min。
2.權利要求1的方法，其特征在于使用限制粘度數(shù)為0.7dl/g-0.95dl/g的PBT和/或PTMT。
3.權利要求1和/或2的方法，其特征在于通過在紗線卷裝周圍中設定≤45℃的溫度而進行卷取。
4.前述權利要求中至少一項的方法，其特征在于在進一步加工之前將POY筒管在12-35℃和40-85％相對濕度下貯存至少4小時。
5.可由前述權利要求中至少一項的方法獲得的POY聚酯長絲，其特征在于在DIN 53802中定義的標準條件下貯存4周之后它具有如下性能a)90％-165％的斷裂伸長，b)至少30％的沸水收縮，c)小于1.1％的正常烏斯特，d)0.030-0.058的雙折射，e)小于1.35g/cm3，優(yōu)選小于1.33g/cm3的密度，f)變化≤4.5％的斷裂負荷系數(shù)和g)變化≤4.5％的斷裂伸長系數(shù)。
6.一種生產膨體聚酯長絲的方法，其特征在于在拉伸變形機中在至少500m/min的速度和至少1.35∶1的拉伸比下，將權利要求5的長絲加工成膨體紗。
7.可由權利要求6的方法獲得的膨體聚酯SET長絲，其特征在于它們的斷裂強度大于26cN/tex和斷裂伸長大于36％。
8.可由權利要求6的方法獲得的膨體聚酯HE長絲，其特征在于它們的斷裂強度大于26cN/dtex和斷裂伸長大于30％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生產和卷繞基于聚酯長絲總重量，占至少90wt％的聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或聚對苯二甲酸亞丙基酯(PTMT)，優(yōu)選PTMT的預取向聚酯長絲的方法，其特征在于a)在70－500范圍設定紡程拉伸比，b)在直接離開紡絲噴嘴之后，將長絲通過冷卻延遲區(qū)30mm－200mm的長度，c)將長絲冷卻到固化溫度以下，d)將長絲在從噴嘴下部面500mm－2500mm的距離收斂，e)設定在退繞導絲輥以上和之間的紗線張力為0.05cN/分特－0.20cN/分特，f)在0.025cN/分特－0.15cN/分特的紗線張力下卷取紗線和g)設定卷取速度為2200m/min－3500m/min。
文檔編號D01F6/92GK1432078SQ01810296
公開日2003年7月23日 申請日期2001年11月2日 優(yōu)先權日2000年11月3日
發(fā)明者D·萬德爾, A·杜林格, U·莫瓦爾特, A·克雷恩 申請人:齊默爾股份公司