專(zhuān)利名稱(chēng)：紡絲聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)紗線(xiàn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)紡絲以制得適用于紡織品和其他應(yīng)用的纖維的方法，并且涉及其的產(chǎn)品，其中該纖維在紡絲和進(jìn)一步加工期間和之后具有可接受數(shù)量的熱收縮。
背景通常被稱(chēng)作“聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯”的聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)(“2GT”)和聚(對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)(“4GT”)是普通的商業(yè)聚酯。聚對(duì)苯二甲酸亞烷基酯具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性，特別是化學(xué)、熱和光穩(wěn)定性，高的熔點(diǎn)和高的強(qiáng)度。因此，它們被廣泛用于樹(shù)脂、薄膜和纖維。
由于近來(lái)在到達(dá)其中一種聚合物主鏈單體組分的1，3-丙二醇(PDO)的較低成本路徑中的發(fā)展，因此聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)(“3GT”)已經(jīng)獲得了不斷增長(zhǎng)的作為樹(shù)脂的商業(yè)利益。3GT被長(zhǎng)期希望為纖維的形式，這是因?yàn)樵摾w維在大氣壓下的分散染色性、低的彎曲模量、彈性回復(fù)和回彈性。
可以單個(gè)組合的操作來(lái)連續(xù)進(jìn)行3GT絲線(xiàn)的紡絲和拉伸。通過(guò)該方法制得的紗線(xiàn)可被稱(chēng)作“紡絲拉伸紗線(xiàn)(SDY)”。然而如此制備的紗線(xiàn)有這樣的趨勢(shì)在其卷繞于上面的管材上收縮、在紗線(xiàn)卷裝中造成大量的膨脹，或者甚至使管材破碎。當(dāng)制備更大的紗線(xiàn)卷裝例如包含超過(guò)約4kg紗線(xiàn)的卷裝時(shí)和當(dāng)紡絲速度大于約3500m/min時(shí)，該問(wèn)題更加嚴(yán)重。由于管材破碎，因此紗線(xiàn)卷裝粘結(jié)在卷繞機(jī)上的錠子上并且不能被容易地除去。在某些實(shí)施方案中例如在某些復(fù)絲紗線(xiàn)中，紗線(xiàn)的IV約為0.7-約1.1。
已經(jīng)提出了幾種解決方式。例如，當(dāng)卷繞小的卷裝時(shí)，收縮力可能降低，因?yàn)楹苌俚募喚€(xiàn)層被卷繞在管材上。然而，用小的卷裝包裝變得不經(jīng)濟(jì)。更厚和更牢固的管材的使用即使當(dāng)卷裝尺寸小時(shí)也制成了不可接受的重的卷裝，并且當(dāng)卷裝尺寸大時(shí)強(qiáng)度不充足。
還非常公知的是在紡絲拉伸方法中采用緩慢的紡絲速度將該問(wèn)題最小化，并且改善了膨脹或卷繞管破碎。當(dāng)采用低的紡絲速度時(shí)，低的速度使得在兩個(gè)導(dǎo)絲輥方法中在拉伸輥與卷繞機(jī)之間能夠高度過(guò)量供給，或者在三個(gè)導(dǎo)絲輥的方法中在第二與第三導(dǎo)絲輥之間能夠高度過(guò)量供給。低的速度以及大的過(guò)量供給使得在紡絲期間能夠有更多的時(shí)間使絲線(xiàn)松弛。然而，低的紡絲速度導(dǎo)致了低的生產(chǎn)量并且方法變得不經(jīng)濟(jì)。
日本特開(kāi)JP9339502披露了一種3GT的紡絲拉伸方法，其中在300-3500m/min和30-60℃下將擠出的纖維卷繞在第一個(gè)輥上、在100-160℃下通過(guò)第二個(gè)輥將其拉伸至其長(zhǎng)度的1.3-4倍，并且然后將其卷繞和冷卻在第三個(gè)輥上。然而，正如在隨后的專(zhuān)利JP99302919中指出的那樣，該技術(shù)不能制得重量超過(guò)2kg的卷裝。
美國(guó)專(zhuān)利No.6,284,370披露了一種3GT的紡絲拉伸方法，以獲得筒子紗狀的卷裝(如下文中定義)。在30-200℃下使熔融的復(fù)絲進(jìn)入容納區(qū)以使得絲線(xiàn)固化。然后在300-3500m/min的速度下使其通過(guò)在30-80℃下加熱的第一導(dǎo)絲輥，在較慢的卷繞速度下卷繞成卷裝之前在100-160℃下在1.3-4的拉伸比下將其拉伸至第二導(dǎo)絲輥。卷繞張力優(yōu)選為0.05-0.4g/旦尼爾。在兩個(gè)實(shí)施例(實(shí)施例11和12)中，在第三導(dǎo)絲輥上將絲線(xiàn)冷卻。沒(méi)有一個(gè)實(shí)施例表明與合適的第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給結(jié)合的高紡絲速度。卷裝大小為1-5kg。
與US 6,284,370共同申請(qǐng)人的日本特開(kāi)JP99302919披露了一種類(lèi)似方法。在如前那樣將熔融的3GT復(fù)絲擠出并且固化之后，在300-3000m/min的速度下使其通過(guò)在40-70℃下加熱的第一導(dǎo)絲輥，在120-160℃下在1.5-3的拉伸比下將其拉伸至第二導(dǎo)絲輥，并且在較慢的卷繞速度下卷繞成卷裝之前將其冷卻。該最終的冷卻通過(guò)在第三導(dǎo)絲輥上冷卻(實(shí)施例1)，或者通過(guò)施加冷水(實(shí)施例3)來(lái)進(jìn)行。第二和第三導(dǎo)絲輥在相同速度下運(yùn)行，即沒(méi)有第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給。卷繞張力盡管重要，但沒(méi)有被披露。卷裝大小至多為6kg。
以上方法被限制于卷裝尺寸和卷繞速度。需要一種能夠在第二導(dǎo)絲輥上在4000m/min或更大的速度下將3GT纖維紡絲成包含超過(guò)6kg纖維的筒子紗狀卷裝的紡絲-拉伸方法。
發(fā)明概述根據(jù)第一方面，一種包括將紗線(xiàn)紡絲-拉伸的方法，其中(a)將熔融的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)連續(xù)紡絲成固體絲線(xiàn)，(b)將固體絲線(xiàn)卷繞在第一導(dǎo)絲輥上，(c)將固體絲線(xiàn)卷繞在第二導(dǎo)絲輥上，(d)將固體絲線(xiàn)卷繞在第三導(dǎo)絲輥上，和(e)將固體絲線(xiàn)卷繞在卷繞機(jī)上的錠子上以形成卷裝，其中將絲線(xiàn)過(guò)量供給到第三導(dǎo)絲輥上，并且在第三導(dǎo)絲輥與錠子之間的卷繞張力為0.04-0.12g/旦尼爾。優(yōu)選地，相對(duì)于第二導(dǎo)絲輥的速度過(guò)量供給0.8-2.0％的絲線(xiàn)。
根據(jù)另一個(gè)方面，第二導(dǎo)絲輥的圓周速度高于第一導(dǎo)絲輥。優(yōu)選地，第二導(dǎo)絲輥的圓周速度為4000米/分鐘或更高。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，第二導(dǎo)絲輥的圓周速度為4800米/分鐘或更高，例如約5200或更高。
根據(jù)另一個(gè)方面，第一導(dǎo)絲輥與第二導(dǎo)絲輥之間的拉伸比為1.1-2.0。
根據(jù)另一個(gè)方面，第三導(dǎo)絲輥的圓周速度低于第二導(dǎo)絲輥的圓周速度。
根據(jù)仍然另一個(gè)方面，將絲線(xiàn)過(guò)量供給到錠子上。優(yōu)選地，將絲線(xiàn)卷繞在卷繞機(jī)上的錠子上以使得第三導(dǎo)絲輥速度將卷繞機(jī)上的真實(shí)紗線(xiàn)速度過(guò)量供給1.5-2.5％。
根據(jù)另一個(gè)方面，一種方法包括(a)提供IV為0.7dl/g或更高的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)，(b)在約245℃-約285℃的溫度下將聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)擠出通過(guò)噴絲頭，(c)在冷卻區(qū)中將聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)冷卻至固態(tài)以形成絲線(xiàn)，(d)將絲線(xiàn)交織，(e)在約2600-約4,000m/min的圓周速度下將絲線(xiàn)卷繞在溫度約85-約160℃的第一導(dǎo)絲輥上，(f)在高于第一導(dǎo)絲輥的圓周速度下將絲線(xiàn)卷繞在被加熱至約125-約195℃的第二導(dǎo)絲輥上，由此在第一與第二導(dǎo)絲輥之間在約1.1-約2.0的拉伸比下將絲線(xiàn)拉伸，(g)將絲線(xiàn)卷繞在圓周速度低于第二導(dǎo)絲輥的第三導(dǎo)絲輥上，以使得相對(duì)于第二導(dǎo)絲輥的速度將絲線(xiàn)過(guò)量供給約0.8-約2.0％，(h)將絲線(xiàn)卷繞在圓周速度低于第三導(dǎo)絲輥的卷繞機(jī)上的錠子上，由此將絲線(xiàn)卷繞在卷繞機(jī)上的錠子上以使得第三導(dǎo)絲輥速度將卷繞機(jī)上的真實(shí)紗線(xiàn)速度過(guò)量供給1.5-2.5％，并且其中在第三導(dǎo)絲輥與卷繞機(jī)之間的卷繞張力約為0.04-約0.12g/旦尼爾。
優(yōu)選地，不將第三導(dǎo)絲輥加熱。一般而言，第三導(dǎo)絲輥將處于環(huán)境溫度例如約15-30℃下。
根據(jù)另一個(gè)方面，一種聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)具有以下性質(zhì)(a)收縮開(kāi)始溫度高于63.2℃，(b)在70℃下的收縮率低于1.2％，(c)峰值熱張力低于0.2g/d，和(d)在110℃下熱張力斜率大于5.20×10-04[g/(d℃)]。
優(yōu)選地，該復(fù)絲紗線(xiàn)的延伸率約為25-60％，更優(yōu)選約30-約60％。還優(yōu)選地，該復(fù)絲紗線(xiàn)的韌度至少約為3.0g/d。還優(yōu)選地，該紗線(xiàn)的BOS為6-14％和/或Uster為1.5％或更小。
該復(fù)絲紗線(xiàn)還優(yōu)選具有約40-約300的旦尼爾。每根絲線(xiàn)的旦尼爾優(yōu)選約為0.5-約10。
根據(jù)另一個(gè)方面，該復(fù)絲紗線(xiàn)組成筒子紗狀的卷裝。術(shù)語(yǔ)“筒子紗狀的”被本領(lǐng)域那些技術(shù)人員理解為是指基本圓柱形的、與圓錐形相對(duì)的、具有輕微凸起的側(cè)面的三維形狀，如圖2中所示。優(yōu)選地，在將紗線(xiàn)卷繞在卷裝上之后，筒子紗狀的卷裝當(dāng)保持4天例如約96小時(shí)時(shí)不會(huì)破碎。
根據(jù)仍然另一個(gè)方面，筒子紗狀的卷裝包含至少6千克(kg)聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)并且膨脹比小于約10％。
附圖簡(jiǎn)述

圖1說(shuō)明了用于制備紗線(xiàn)的示例性方法和裝置。
圖2提供了表現(xiàn)出膨脹和盤(pán)形變形的紗線(xiàn)卷裝的示意圖。
詳細(xì)描述除非另外說(shuō)明，所有的百分比、份、比例等以重量計(jì)。本文中提及的所有專(zhuān)利、專(zhuān)利申請(qǐng)和出版物以它們的整個(gè)內(nèi)容引入作為參考。
當(dāng)數(shù)量、濃度或者其他的數(shù)值或參數(shù)被作為范圍、優(yōu)選范圍或者優(yōu)選的上限值和優(yōu)選的下限值的列表給出時(shí)，其將被理解為具體披露了由任何一對(duì)任意的上限范圍或優(yōu)選數(shù)值和任意的下限范圍或優(yōu)選數(shù)值形成的所有范圍，而與是否單獨(dú)披露了這些范圍無(wú)關(guān)。在本文中列出許多數(shù)值的范圍的情況下，除非另外說(shuō)明，該范圍旨在包括其的端點(diǎn)和處于該范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)。當(dāng)限定一個(gè)范圍時(shí)，并不意在將本發(fā)明的范圍限于列出的特定數(shù)值。
根據(jù)第一方面，(a)將熔融的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)連續(xù)紡絲成固體絲線(xiàn)，(b)將固體絲線(xiàn)卷繞在第一導(dǎo)絲輥上，(c)將絲線(xiàn)卷繞在第二導(dǎo)絲輥上，(d)將絲線(xiàn)卷繞在第三導(dǎo)絲輥上，和(e)將絲線(xiàn)卷繞在卷繞機(jī)上的錠子上以形成卷裝，其中將絲線(xiàn)過(guò)量供給到第三導(dǎo)絲輥上，并且在第三導(dǎo)絲輥與錠子之間的卷繞張力為0.04-0.12g/旦尼爾。
本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方案示于圖1中。然而，其僅僅意在說(shuō)明，不應(yīng)該被理解為限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域那些技術(shù)人員將容易地理解一些變化。將聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)聚合物供送到漏斗1，該漏斗將聚合物送入擠出機(jī)2而進(jìn)入紡絲區(qū)3。紡絲區(qū)3包含紡絲泵4和紡絲組件5。聚合物絲條6從紡絲區(qū)3中排出并且用空氣冷卻7。在整理劑涂布器8上將整理劑施加到絲條6上，然后通過(guò)交織噴嘴11。使絲條6通入帶有分離輥10的第一個(gè)加熱的導(dǎo)絲輥9。使絲條6通入帶有分離輥13的第二個(gè)加熱的導(dǎo)絲輥12，然后通入交織噴嘴14和第三導(dǎo)絲輥15以及分離輥16。然后使絲條6通入交織噴嘴17并且通過(guò)通風(fēng)導(dǎo)紗器18到達(dá)卷裝20上的卷繞機(jī)19。
例如描述于美國(guó)專(zhuān)利Nos.5,015,789、5,276,201、5,284,979、5,334,778、5,364,984、5,364,987、5,391,263、5,434,239、5,510,454、5,504,122、5,532,333、5,532,404、5,540,868、5,633,018、5,633,362、5,677,415、5,686,276、5,710,315、5,714,262、5,730,913、5,763,104、5,774,074、5,786,443、5,811,496、5,821,092、5,830,982、5,840,957、5,856,423、5,962,745、5,990,265、6,140,543、6,245,844、6,066,714、6,255,442、6,281,325和6,277,289，EP998440、WO98/57913、00/58393、01/09073、01/09069、01/34693、00/14041和01/14450，H.L.Traub，“Synthese und testilchemische Eigenschaften desPolyTrimethyleneterephthalats”，Dissertation UniversitatStuttgart(1994)、S.Schauhoff，“聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)(PTT)的生產(chǎn)的新進(jìn)展”，Man-Made Fiber Year Book(1996年9月)以及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)Nos.09/501,700、09/502,642和09/503,599中描述那樣，可用于本發(fā)明的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)可通過(guò)公知的生產(chǎn)技術(shù)(間歇、連續(xù)等)來(lái)制備，所有這些文獻(xiàn)在此引入作為參考?？捎米鞅景l(fā)明的聚酯的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)可在商標(biāo)“Sorona”下從E.I.du Pont de Nemours and Company，Wilmington，Delaware商購(gòu)獲得。
聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)(3GT)聚合物優(yōu)選具有0.7或更高分升/克(dl/g)或更高，優(yōu)選0.9dl/g或更高，更優(yōu)選1.0dl/g或更高的特性粘度(IV)。盡管通常希望具有高的IV，但對(duì)于一些應(yīng)用而言該聚合物IV約為1.4或更小，甚至約1.2dl/g或更小，并且在一些實(shí)施方案中可以為1.1dl/g或更小。特別可用于實(shí)踐本發(fā)明的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)均聚物的熔點(diǎn)約為225-約231℃。
一般而言，3GT可作為薄片狀材料獲得。優(yōu)選地，在典型的聚酯用薄片干燥體系中將薄片干燥。優(yōu)選地，干燥后的水含量將約為40ppm(份/百萬(wàn))或更小。
優(yōu)選地，可以采用在關(guān)于聚酯纖維的領(lǐng)域中描述的常規(guī)技術(shù)和裝置、借助于本文中描述的優(yōu)選方法來(lái)進(jìn)行紡絲。噴絲頭孔徑、布置和數(shù)目將取決于所需的纖維和紡絲裝置。紡絲溫度優(yōu)選約為245-約285℃。更優(yōu)選地，紡絲溫度約為255-約285℃。最優(yōu)選地，紡絲在約260-約270℃下進(jìn)行。
然后在冷卻區(qū)中將熔融的絲線(xiàn)冷卻以變成固態(tài)絲線(xiàn)?？梢猿Ｒ?guī)的方式，優(yōu)選采用使用空氣或現(xiàn)有技術(shù)中描述的其他流體(例如氮?dú)?的交叉流動(dòng)冷卻區(qū)來(lái)進(jìn)行冷卻。優(yōu)選地，所使用的裝置在從噴絲頭到冷卻區(qū)起點(diǎn)具有50-150mm長(zhǎng)，更優(yōu)選約60-90mm長(zhǎng)的冷卻延遲區(qū)。該冷卻延遲使得能夠逐漸地并且借助于一個(gè)控制的衰減區(qū)將絲線(xiàn)冷卻。優(yōu)選地，冷卻延遲區(qū)的溫度約為50-約250℃。可以將該冷卻延遲區(qū)加熱或者不加熱。為了更好地控制冷卻過(guò)程，優(yōu)選將該區(qū)良好地密封以使得沒(méi)有外部的空氣泄漏到絲束上，并且將其設(shè)計(jì)為防止空氣紊流和不規(guī)則的空氣流動(dòng)。作為選擇，可以將放射式的、不對(duì)稱(chēng)的或者其他公知的冷卻技術(shù)用于最終的冷卻。
優(yōu)選在冷卻之后在任意合適的時(shí)間下采用常規(guī)技術(shù)施加紡絲整理劑?？梢栽诘谝粚?dǎo)絲輥之前通過(guò)單次涂覆將紡絲整理劑一次施加，或者可以在第二與第三導(dǎo)絲輥之間或者在第三導(dǎo)絲輥與卷繞機(jī)之間施加第二整理劑。下面詳細(xì)描述導(dǎo)絲輥的布置。
然后將絲線(xiàn)卷繞在圓周速度優(yōu)選為2600-4000米/分鐘(m/min)和溫度優(yōu)選約為85-約160℃的第一導(dǎo)絲輥上。更優(yōu)選地，第一導(dǎo)絲輥的速度約為3000-3500m/min。由于隨后所需的拉伸比的限制，因此低于2600m/min的第一導(dǎo)絲輥速度對(duì)于某些應(yīng)用而言可能導(dǎo)致所不希望的低產(chǎn)量。在一些實(shí)施方案中，優(yōu)選的是第一導(dǎo)絲輥的圓周速度可以高至約4700、4800或更高。
優(yōu)選地，絲線(xiàn)在第一導(dǎo)絲輥/分離輥組合的周?chē)M成4-6圈。除非另外說(shuō)明，本文中使用的措詞“在第一導(dǎo)絲輥周?chē)娜?shù)”或“在第二導(dǎo)絲輥周?chē)娜?shù)”或者“在第三導(dǎo)絲輥周?chē)娜?shù)”是指在相應(yīng)的導(dǎo)絲輥/分離輥組合的周?chē)娜?shù)。少于4圈可能使得絲線(xiàn)滑動(dòng)并且阻止了絲線(xiàn)被適當(dāng)?shù)乩臁?br> 然后將絲線(xiàn)卷繞在第二導(dǎo)絲輥上。第二導(dǎo)絲輥的圓周速度高于第一導(dǎo)絲輥，由此在第一導(dǎo)絲輥與第二導(dǎo)絲輥之間在1.1-2.0的拉伸比下將絲線(xiàn)拉伸。優(yōu)選地，第二導(dǎo)絲輥的圓周速度為4000m/min或更高。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，第二導(dǎo)絲輥的圓周速度可以為4800m/min或更高。
拉伸比的選擇由所得紗線(xiàn)的被希望的伸長(zhǎng)率確定。在給定的伸長(zhǎng)率下，有兩個(gè)主要因素可能影響拉伸比的選擇聚合物IV和紡絲速度。在給定的伸長(zhǎng)率下，聚合物IV越高，所需的拉伸比越低。在給定的伸長(zhǎng)率和聚合物IV下，紡絲速度越高，所需的拉伸比越低。
第二導(dǎo)絲輥溫度優(yōu)選約為125-約195℃，更優(yōu)選約為145-約195℃。
接下來(lái)將絲線(xiàn)卷繞在圓周速度低于第二導(dǎo)絲輥的第三導(dǎo)絲輥上，以使得相對(duì)于第二導(dǎo)絲輥的速度過(guò)量供給0.8-2.0％的絲線(xiàn)。少于0.8％的過(guò)量供給不足以使得足夠的取向度松弛而避免管材破碎卷繞或膨脹。至少0.8％的過(guò)量供給使得在第二與第三導(dǎo)絲輥之間的絲條能夠足夠地松弛以得到穩(wěn)定的絲線(xiàn)，否則其將會(huì)與卷繞管接觸，如果卷繞超過(guò)少量的絲線(xiàn)則造成卷繞使卷繞機(jī)上的錠子上的管材破碎。優(yōu)選地，相對(duì)于第二導(dǎo)絲輥的速度過(guò)量供給1.0-2.0％的絲線(xiàn)。將過(guò)量供給的數(shù)量控制在2.0％以下，以防止絲條在第二導(dǎo)絲輥上滑動(dòng)，這使得紡絲方法更加穩(wěn)定并且避免了紡絲中斷。該不穩(wěn)定性導(dǎo)致了沿著纖維的不均勻的紗線(xiàn)性能和可能的紡絲中斷。
第三導(dǎo)絲輥部分起到了冷卻絲線(xiàn)的作用，這使得在第二導(dǎo)絲輥與卷繞機(jī)之間有更高的過(guò)量供給，并且在第二導(dǎo)絲輥與卷繞機(jī)之間提供了更長(zhǎng)的時(shí)間用于絲線(xiàn)松弛。由此優(yōu)選將第三導(dǎo)絲輥不加熱或者冷卻?！安患訜帷笔侵笡](méi)有作出例如通過(guò)將熱能提供給導(dǎo)絲輥以將其溫度升至環(huán)境溫度之上的嘗試。盡管在第三導(dǎo)絲輥上可能希望有增強(qiáng)的冷卻裝置以實(shí)現(xiàn)較低的溫度，但任何外部冷卻的不存在將通常使得絲條在卷繞之前不充分的冷卻。任選地，可以在第二導(dǎo)絲輥與第三導(dǎo)絲輥之間或者在第三導(dǎo)絲輥與卷繞機(jī)之間安裝交織噴嘴和/或整理劑涂布器，或者可以更換第三導(dǎo)絲輥。
最后，將絲線(xiàn)卷繞在具有這樣的圓周速度的卷繞機(jī)上的錠子上以使得第三導(dǎo)絲輥速度將卷繞機(jī)上的真實(shí)紗線(xiàn)速度過(guò)量供給1.5-2.5％。使用其中當(dāng)紗線(xiàn)卷裝直徑增加時(shí)旋轉(zhuǎn)速度變化以保持恒定的紗線(xiàn)表面線(xiàn)速度的常規(guī)卷繞機(jī)。由于紗線(xiàn)以螺旋狀橫穿卷繞機(jī)同時(shí)被卷繞，因此真實(shí)紗線(xiàn)速度高于卷繞機(jī)本身的速度。當(dāng)處理這種低百分比過(guò)量供給時(shí)，該速度的輕微差異非常顯著。
真實(shí)紗線(xiàn)速度由以下方程式提供
其中SP(WU)是卷繞速度，cos是余弦，HA是卷繞螺旋角。該螺旋角是在包含卷裝端面的平面與離開(kāi)該平面的絲條之間的角度。
除了控制第二導(dǎo)絲輥與第三導(dǎo)絲輥之間的過(guò)量供給量之外，使用低的卷繞張力以避免卷繞管破碎。合適的卷繞張力使得合適選擇的第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給量和第二導(dǎo)絲輥溫度能夠有效地用于在紡絲期間的最佳松弛，而過(guò)分高或低的卷繞張力將阻礙合適的卷裝卷繞。優(yōu)選地，卷繞張力為0.04-0.12g/旦尼爾(g/d)。更優(yōu)選地，卷繞張力為0.05-0.10g/d。仍然更優(yōu)選地，卷繞張力為0.06-0.09g/d。卷繞張力不僅是卷繞機(jī)過(guò)量供給量的函數(shù)，而且是在這個(gè)階段的絲線(xiàn)性能的函數(shù)。然而，由于在本方法的該階段已經(jīng)主要地決定了絲線(xiàn)性能，因此可以通過(guò)使卷繞過(guò)量供給量在前面披露的范圍內(nèi)變化而控制卷繞張力。卷繞張力在絲條通風(fēng)區(qū)中測(cè)量，該通風(fēng)區(qū)處于第三導(dǎo)絲輥上的最后一個(gè)導(dǎo)紗器接觸點(diǎn)與卷繞機(jī)上的第一個(gè)接觸點(diǎn)(接觸輥)之間。
根據(jù)以下方程式，通過(guò)卷繞速度來(lái)控制卷繞張力OvFd(WU)=100%×SP(G3)-TYSSP(G3)---(II)]]>其中OvFd(WU)是卷繞速度；SP(G3)是第三導(dǎo)絲輥的紡絲速度，TYS是如上定義的真實(shí)紗線(xiàn)速度。
正如本領(lǐng)域那些技術(shù)人員公知的那樣，“管材破碎卷繞”是指卷繞成卷裝的紗線(xiàn)使得運(yùn)載該紗線(xiàn)的管芯破碎。這可能導(dǎo)致例如通過(guò)膨脹或其他形變而使卷裝變形。同時(shí)，管材破碎卷繞可能僅僅由高的卷繞張力造成，由于3GT的性能所特有的一些因素，因此通常在正常的卷繞張力下在3GT SDY紡絲中出現(xiàn)管材破碎卷繞。對(duì)于3GT而言，管材破碎卷繞通常由紗線(xiàn)在卷裝上的收縮造成。
在合適的卷繞張力下適宜地將絲線(xiàn)卷繞成卷裝之后，如果紗線(xiàn)具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，則卷裝形狀將保持。如果在環(huán)境溫度下卷裝中的紗線(xiàn)中的分子缺乏定向力，則紗線(xiàn)開(kāi)始收縮。收縮的紗線(xiàn)產(chǎn)生的高的收縮張力，這可能使得管材破碎和/或在卷裝卷繞的時(shí)間范圍期間造成大量的膨脹。為了有效地降低卷繞張力，應(yīng)該在第三導(dǎo)絲輥上做成幾圈以防止絲條在第三導(dǎo)絲輥上滑動(dòng)。
當(dāng)滿(mǎn)額時(shí)，可以將卷繞的纖維卷裝從卷繞機(jī)上除去。優(yōu)選地，卷裝重量大于6kg。
有意義的紗線(xiàn)性能的測(cè)量需要標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)量方法，這優(yōu)選在紗線(xiàn)性能已經(jīng)平衡之后。盡管可能希望在對(duì)應(yīng)于管材上的實(shí)際收縮的滯后時(shí)間下測(cè)量這些性能，但該時(shí)間如此的短以致于造成許多實(shí)際困難。一般而言，在環(huán)境溫度下在儲(chǔ)存之后4天(96小時(shí))的滯后時(shí)間是合適的。滯后時(shí)間是指在管材落卷之后并且在測(cè)試之前的時(shí)間。
根據(jù)另一個(gè)方面，聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)具有以下性能(a)收縮開(kāi)始溫度至少約為60℃；(b)在70℃下的收縮率低于1.2％；(c)峰值熱張力低于0.2g/d，和(d)在110℃下熱張力斜率大于5.20×10-04[g/(d℃)]。
在20-25℃下儲(chǔ)存4天，優(yōu)選96小時(shí)之后通過(guò)在“測(cè)試方法”下列出的方法測(cè)量這些性能。
收縮開(kāi)始溫度優(yōu)選高于63℃。收縮開(kāi)始溫度(Ton)描述了紗線(xiàn)收縮的起點(diǎn)。通常優(yōu)選的是收縮開(kāi)始溫度盡可能地高；實(shí)際的上限可以由纖維中的結(jié)晶度數(shù)量限定，并且可以例如約為70℃。
在70℃下的收縮率與在環(huán)境溫度下的收縮率一管材破碎卷繞的主要原因密切相關(guān)。對(duì)于卷裝性能而言，該收縮率優(yōu)選小于約1.2％，并且在一些實(shí)施方案中可以接近于0，例如約0.1％或者甚至更低。該收縮率可以由收縮-溫度曲線(xiàn)獲得。
峰值熱張力是纖維的抗碎強(qiáng)度的測(cè)量，并且對(duì)于令人滿(mǎn)意的卷裝性能而言?xún)?yōu)選低于0.2g/d。
110℃下的熱張力斜率可以由張力-溫度曲線(xiàn)獲得。該參數(shù)是得自于從100至115℃的數(shù)據(jù)點(diǎn)的線(xiàn)型回歸方程的斜率，盡管其被稱(chēng)作110℃下的斜率。該參數(shù)被縮寫(xiě)成TS(110)，這表示在張力-溫度曲線(xiàn)上在110℃下的張力斜率。在110℃下熱張力斜率大于5.20×10-04[g/(d℃)]表示在令人滿(mǎn)意的中等溫度下被卷裝的紗線(xiàn)。較低的熱張力斜率可能表示在高溫下將紗線(xiàn)卷裝，這可能造成過(guò)多的收縮。
優(yōu)選地，復(fù)絲紗線(xiàn)的伸長(zhǎng)率約為25-約60％。優(yōu)選地，紗線(xiàn)的韌度至少約為3.0g/d。還優(yōu)選地，紗線(xiàn)的BOS約為6-約14％。進(jìn)一步優(yōu)選地，紗線(xiàn)的Uster值(均勻度測(cè)量)約為1.5％或更小。還優(yōu)選地，紗線(xiàn)的熱張力峰值溫度約為140-約200℃。
一般而言，本方法可用于制備總的旦尼爾約為40-約300，并且每根絲線(xiàn)的旦尼爾(dpf)約為0.5-約10的紗線(xiàn)。
根據(jù)另一個(gè)方面，一種筒子紗狀的卷裝包括根據(jù)本發(fā)明的復(fù)絲紗線(xiàn)。優(yōu)選地，該卷裝包含至少7kg的復(fù)絲紗線(xiàn)，并且當(dāng)紗線(xiàn)層的厚度約為49-約107mm時(shí)膨脹比小于10％。更優(yōu)選地，當(dāng)紗線(xiàn)層的厚度約為25-約49mm時(shí)紗線(xiàn)的膨脹比小于6％。優(yōu)選地，該卷裝的盤(pán)形比小于2％。優(yōu)選地，在將紗線(xiàn)卷繞在卷裝上之后該卷裝當(dāng)靜止96小時(shí)時(shí)不會(huì)破碎。
根據(jù)另一個(gè)方面，一種筒子紗狀的卷裝包含至少6kg聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)并且膨脹比小于10％。優(yōu)選地，卷裝重量超過(guò)6kg。更優(yōu)選地，卷裝重量至少9kg。在一些優(yōu)選實(shí)施方案中，含有復(fù)絲紗線(xiàn)的筒子紗狀的卷裝包含6kg-約8kg、高度為100-260mm并且膨脹比小于約10％。
根據(jù)另一個(gè)方面，筒子紗狀的卷裝包含7-約25kg聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)。優(yōu)選地，該卷裝包含7-20kg聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)。
根據(jù)本方法制備的復(fù)絲紗線(xiàn)可以例如用于針織和編織的織物、襪類(lèi)、地毯和室內(nèi)裝飾。
3GT纖維優(yōu)選包含至少85wt％，更優(yōu)選90wt％并且甚至更優(yōu)選至少95wt％的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)聚合物。最優(yōu)選的聚合物基本全部包含聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)聚合物和用于聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)纖維的添加劑。(添加劑包括抗氧劑、穩(wěn)定劑(例如UV穩(wěn)定劑)、褪光劑(例如TiO2、硫化鋅或氧化鋅)、顏料(例如TiO2等)、阻燃劑、抗靜電劑(antistat)、染料、填料(例如碳酸鈣)、抗菌劑、抗靜電劑(antistatic agent)、熒光增白劑、擴(kuò)充劑、加工助劑和其他增加聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)的可加工性和/或性能的化合物)。
該纖維是單組分纖維。(因此，特別排除雙組分和多組分纖維，例如由兩種不同類(lèi)型的聚合物或者兩種在各自范圍內(nèi)具有不同特性的相同聚合物制成的殼-核或并排型纖維，但不排除分散于纖維中并且存在添加劑的其他聚合物)。它們可以是實(shí)心、中空或者多-中空的。可以制備圓形的或者其他的纖維(例如八葉形、日爆形(也被公知為溶膠)、有圓齒的橢圓形、三葉形、四道形(也被公知為四行道形的)、有圓齒的帶子、帶子、星爆形的等等)。
測(cè)試方法韌度和伸長(zhǎng)率使用Instron Corp.張力試驗(yàn)儀，型號(hào)1122來(lái)測(cè)量在以下實(shí)施例中報(bào)導(dǎo)的紗線(xiàn)的物理性能。更特別地，根據(jù)ASTM D-2256測(cè)量斷裂伸長(zhǎng)率(EB)和韌度。
使用由ZELLWEGER USTER生產(chǎn)的Uster Tester 3，型號(hào)UT3-EC3。根據(jù)ASTM D-1425測(cè)量Uster。在線(xiàn)束速度＝200m/min，測(cè)試時(shí)間＝2.5分鐘下獲得不均勻度的平均偏差，U％，正常值。
煮沸收縮率根據(jù)ASTM D2259如下測(cè)量煮沸收縮率(“BOS”)在紗線(xiàn)的長(zhǎng)度上懸掛砝碼以在紗線(xiàn)上產(chǎn)生0.2g/d(0.18dN/tex)負(fù)荷，然后測(cè)量長(zhǎng)度L1。然后將砝碼移去并且將紗線(xiàn)浸漬于沸水中30分鐘。然后將紗線(xiàn)從沸水中取出，離心分離約1分鐘，然后冷卻約5分鐘。然后將冷卻的紗線(xiàn)裝載上與前相同的砝碼。測(cè)量新的紗線(xiàn)長(zhǎng)度L2。然后根據(jù)以下方程式計(jì)算收縮率百分比 干熱收縮率根據(jù)ASTM D2259，基本與上述用于BOS的那樣測(cè)量干熱收縮率(“DWS”)。如所述那樣測(cè)量L1。然而，與浸漬于沸水中相反，將紗線(xiàn)置于在約45℃下的烘箱中。在120分鐘之后，將紗線(xiàn)從烘箱中取出并且在測(cè)量L2之前冷卻約15分鐘。然后根據(jù)以上方程式(III)計(jì)算收縮率百分比。
研究DWS以更好地評(píng)價(jià)可能造成卷裝卷繞問(wèn)題的在環(huán)境溫度下的紗線(xiàn)收縮。SDY的收縮高度取決于時(shí)間，因此優(yōu)選在取出卷裝之后在固定的時(shí)間下測(cè)量DWS。
DWS的測(cè)量使得能夠通過(guò)將一定長(zhǎng)度的紗線(xiàn)暴露于其中紗線(xiàn)到達(dá)其的平衡收縮率的至少85％，優(yōu)選95％的條件下并且測(cè)量紗線(xiàn)的收縮率而確定3GT紡絲的紗線(xiàn)的抗老化性能。DWS測(cè)量進(jìn)一步描述于2003年9月16日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)10/663,295中，其的披露內(nèi)容以它們的整體在此引入作為參考。加熱溫度可以約為30-約90℃，優(yōu)選約38-約52℃，更優(yōu)選約42-約48℃。在DWS測(cè)量中，在給定的加熱溫度下的加熱時(shí)間因此為加熱時(shí)間≥1.561×1010×e-0.4482[加熱溫度]優(yōu)選的加熱時(shí)間為加熱時(shí)間≥1.993×1012×e-0.5330[加熱溫度]其中加熱時(shí)間以分鐘計(jì)，加熱溫度以℃計(jì)。例如，在41℃的加熱溫度下，樣品加熱時(shí)間大于或等于163分鐘(2.72小時(shí))，優(yōu)選644分鐘(10.73小時(shí))。如果在45℃的樣品加熱溫度下，樣品加熱時(shí)間將大于或等于27.2分鐘(0.45小時(shí))，優(yōu)選76.4分鐘(1.27小時(shí))。出于本發(fā)明的目的，應(yīng)該在將紗線(xiàn)暴露于41℃下至少24小時(shí)之后進(jìn)行測(cè)量，以確定平衡收縮率。
用于DWS測(cè)量的紗線(xiàn)可以是絲束或者非-環(huán)形的紗線(xiàn)。絲束可以是單環(huán)或多環(huán)的，其中該環(huán)可以是單根或多根絲線(xiàn)。非-環(huán)形的紗線(xiàn)樣品可以包含多根紗線(xiàn)或者單根紗線(xiàn)，其中紗線(xiàn)可以是單根或多根絲線(xiàn)。
樣品長(zhǎng)度(加熱之前為L(zhǎng)1，加熱之后為L(zhǎng)2)被定義為作為在絲束中制成單環(huán)的紗線(xiàn)長(zhǎng)度的一半的絲束長(zhǎng)度。樣品長(zhǎng)度可以是在加熱之前和之后可實(shí)際測(cè)量的任意長(zhǎng)度。測(cè)量的樣品長(zhǎng)度L1一般約為10-1000mm，優(yōu)選約50-700mm。約100mm的長(zhǎng)度L1可以便利地用于單環(huán)絲束形式的樣品，約500mm的L1可以便利地用于多環(huán)絲束形式的樣品。
在該方法中，在紗線(xiàn)樣品上懸掛張力砝碼以將樣品保持為直線(xiàn)以測(cè)量長(zhǎng)度L1。通常通過(guò)將末端打結(jié)而將紗線(xiàn)制成環(huán)。長(zhǎng)度L1在環(huán)境溫度下借助于懸掛在環(huán)上的張力砝碼測(cè)量。該張力砝碼優(yōu)選至少足以將樣品保持為直線(xiàn)，但不造成樣品伸展。用于紗線(xiàn)樣品的優(yōu)選的張力砝碼可以根據(jù)以下方程式計(jì)算張力砝碼＝0.1×2×(絲束中的環(huán)數(shù))×(紗線(xiàn)旦尼爾)一般而言，將樣品盤(pán)繞成雙環(huán)并且懸掛在支架上。如果懸掛在支架上，可以任選地在環(huán)上懸掛施加的砝碼。該砝碼可用于使樣品穩(wěn)固。該施加的砝碼應(yīng)該既不限制樣品的收縮，也不在加熱期間造成伸展。當(dāng)沒(méi)有施加砝碼時(shí)，可以簡(jiǎn)單地將樣品置于一表面上，在該表面上使其在加熱期間自由地收縮。
可以例如使用氣態(tài)或液態(tài)的流體來(lái)完成加熱。如果使用液體，則將紗線(xiàn)置于容器中。如果流體是氣體，則便利地使用烘箱，優(yōu)選的氣體是空氣。應(yīng)該以使得樣品自由地收縮的方式將樣品置于加熱流體中。
將樣品從加熱中取出并且冷卻至少約15分鐘。借助于在樣品上懸掛的張力砝碼測(cè)量加熱的樣品的長(zhǎng)度，并且將該值記為L(zhǎng)2。如下由L1和L2計(jì)算DWSDWS(%)=L1-L2L1×100]]>如例如由圓盤(pán)形成所表現(xiàn)的那樣，DWS對(duì)應(yīng)于紗線(xiàn)的抗老化性能。DWS當(dāng)盤(pán)形比例增加時(shí)升高并且因此與圓盤(pán)形成相關(guān)。絲線(xiàn)紡絲的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)使得在紗線(xiàn)卷裝，2.5kg，160mm直徑中的ED-MD直徑差值為2mm。因此，如果老化的紗線(xiàn)的直徑差值約為2mm或更小，則每個(gè)商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的紗線(xiàn)通常具有可接受的抗老化性能。
在一些實(shí)施方案中，如果滿(mǎn)足全部以下四個(gè)條件，則可以避免管材破碎卷繞即是說(shuō)，具有令人滿(mǎn)意的特性的卷裝紗線(xiàn)優(yōu)選具有以下性能(1)收縮開(kāi)始溫度高于63.2℃(2)在70℃下的收縮率低于1.2％，或者DWS測(cè)量值低于1.0％(3)峰值熱張力低于0.2g/d(4)在110℃下熱張力斜率大于5.20×10-04[g/(d*℃)]。
以上性能通常在20-25℃下儲(chǔ)存4天之后測(cè)量。
熱張力/溫度的測(cè)量在30℃/min的加熱速率下使用由DuPont生產(chǎn)的收縮-張力-溫度測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量。將紗線(xiàn)樣品制成得自于200mm紗線(xiàn)的環(huán)，使得該環(huán)100mm長(zhǎng)。在張力-溫度測(cè)量中施加的預(yù)張力為0.005g/旦尼爾，即，預(yù)張力(g)＝紗線(xiàn)旦尼爾×2×0.005(g/旦尼爾)。
SDY張力-溫度曲線(xiàn)在某些溫度下表現(xiàn)出峰值張力。可以測(cè)量三個(gè)參數(shù)收縮峰值張力、峰值溫度和收縮開(kāi)始溫度。收縮峰值張力是張力-溫度曲線(xiàn)的峰的高度。峰值溫度是張力峰的位置。收縮開(kāi)始溫度描述了收縮的起點(diǎn)。通過(guò)將直線(xiàn)劃過(guò)收縮張力的快速增量、平行于溫度軸繪制直線(xiàn)，并且在張力迅速增加之前通過(guò)最小張力而獲得收縮開(kāi)始溫度。兩條直線(xiàn)的交叉點(diǎn)的溫度被定義為收縮開(kāi)始溫度。該收縮開(kāi)始溫度和峰值張力溫度以及收縮峰值張力全部受到在測(cè)試中采用的加熱速率的影響。當(dāng)對(duì)于不同的樣品而言將這些參數(shù)比較時(shí)，加熱速率應(yīng)該相同。
熱收縮/溫度的測(cè)量使用與制備用于熱張力/溫度測(cè)量的相同樣品進(jìn)行熱收縮/溫度的測(cè)量。將樣品裝入與用于張力-溫度測(cè)量的相同樣品容器中。張力-溫度和收縮-溫度應(yīng)該單獨(dú)進(jìn)行。不同于張力-溫度測(cè)量，在收縮-溫度測(cè)量期間保持恒定的張力，0.018g/d。在收縮-溫度測(cè)量中測(cè)量的變量是相對(duì)于溫度的收縮率。在收縮-溫度測(cè)量中采用30℃/min的加熱速率。
圓盤(pán)形成圖2中示出的圓盤(pán)形成是指在沿著卷裝半徑的方向上卷裝的變形，其中兩個(gè)卷裝端面之間的紗線(xiàn)收縮多于這些的相近的端面，以使得卷裝中間直徑小于端直徑?？梢愿鶕?jù)以下方程式將圓盤(pán)形成定量地描述為盤(pán)形比 其中ED是在卷裝的末端的直徑，“卷裝端直徑”；MD是在卷裝的中間的卷裝直徑，“卷裝中間直徑”；A是沿著管芯表面的卷裝長(zhǎng)度。
膨脹形成圖2中示意性說(shuō)明的膨脹是在沿著卷裝長(zhǎng)度方向上的變形，其中紗線(xiàn)在卷軸的原始端面上方在垂直方向上膨脹?？梢愿鶕?jù)以下方程式將膨脹形成定量地描述為膨脹比 其中h是膨脹高度；L是卷裝上的紗線(xiàn)厚度；B是紗線(xiàn)卷裝的最大長(zhǎng)度；A是沿著管芯表面的卷裝長(zhǎng)度；ED是在卷裝末端的直徑，“卷裝端直徑”，TOD是管材外徑。膨脹高度h具有以下方程式中的關(guān)系A(chǔ)+2h＝B卷裝的紗線(xiàn)層厚度“L”具有以下方程式中的關(guān)系TOD+2L＝ED
應(yīng)該注意的是膨脹比的計(jì)算包括穿過(guò)紗線(xiàn)層厚度的卷裝直徑的影響。因此，小直徑的卷裝可能使得明顯的膨脹看起來(lái)小。在卷裝卷繞期間或者在紗線(xiàn)儲(chǔ)存期間可能出現(xiàn)膨脹形成。
實(shí)施例以下實(shí)施例出于闡述本發(fā)明的目的而被示出，并不意在限制。
實(shí)施例1在實(shí)施例1中，在用于聚酯的薄片干燥系統(tǒng)中將IV為1.02的3GT薄片干燥。將水含量為40ppm或更低的干燥薄片送入擠出機(jī)以重新熔融，然后轉(zhuǎn)移到紡絲區(qū)并且從噴絲頭中擠出。該噴絲頭具有34個(gè)孔，每一個(gè)的直徑為0.254mm。通過(guò)驟冷空氣將從噴絲頭中出來(lái)的熔融聚合物流冷卻成固體絲線(xiàn)。它們首先進(jìn)入長(zhǎng)度為70mm的未加熱的冷卻延遲區(qū)，隨后是交叉流動(dòng)驟冷空氣區(qū)。在施加整理劑之后，使絲線(xiàn)進(jìn)入三個(gè)導(dǎo)絲輥的拉伸系統(tǒng)。全部三個(gè)導(dǎo)絲輥具有190mm的相同直徑。在90℃的溫度下在3334m/min的速度下通過(guò)第一導(dǎo)絲輥將絲線(xiàn)加熱。使絲線(xiàn)在第一導(dǎo)絲輥/分離輥組合上組成5圈。將第二導(dǎo)絲輥速度考慮為紡絲速度，并且為4001m/min。除非另外說(shuō)明，在全部的以下實(shí)施例中紡絲速度為該值。在1.3的拉伸比下在第一與第二導(dǎo)絲輥之間拉伸之后，在155℃溫度下的第二導(dǎo)絲輥上將絲線(xiàn)熱定形。使絲線(xiàn)在第二導(dǎo)絲輥/分離輥組合上組成7圈。通過(guò)第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給量OvPd(G3)＝1.3％而使定形的絲線(xiàn)在第二與第三導(dǎo)絲輥之間松弛。第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給量被定義為100％×[SP(G2)-5P(G3)]/SP(G2)，其中SP(G2)是第二導(dǎo)絲輥速度，SP(G3)是第三導(dǎo)絲輥速度。使絲線(xiàn)在第三導(dǎo)絲輥/分離輥上組成4圈。不將第三導(dǎo)絲輥加熱。通過(guò)2.32％的卷繞過(guò)量供給量將卷繞張力控制在0.07g/d。使用的管芯具有以下規(guī)格管芯長(zhǎng)度300mm卷繞沖程257mm管芯外徑 110mm管壁厚度 7mm在表1A中將實(shí)施例1的工藝條件與其他的實(shí)施例(Ex)或比較例(C.Ex)比較。由實(shí)施例1獲得的紗線(xiàn)性能在表1B中給出。
實(shí)施例2-5和比較例1-4實(shí)施例2、3、4和5以及比較例1、2、3和4在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行，除了表1A中列出的變化之外。
在表1A和隨后的表格中使用以下縮寫(xiě)對(duì)于Turn(G1)的4S5G是指例如在分離輥上4個(gè)半圈，在第一導(dǎo)絲輥上5個(gè)半圈。
表1A對(duì)于第一導(dǎo)絲輥的影響而言的紡絲條件
溫度在表1B和隨后的表格中，使用以下縮寫(xiě)DWS＝干熱收縮率BOS＝煮沸收縮率Den＝旦尼爾Mod＝彈性模量Ten＝張力Elo＝伸長(zhǎng)率％U＝Uster(常態(tài))T(p)＝收縮張力峰值溫度Tens(p)＝收縮峰值張力Ton＝收縮開(kāi)始溫度表1B-得自于表1A的紡絲條件的紗線(xiàn)性能
在比較例1、實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3中，第一導(dǎo)絲輥溫度從75℃變化至115℃。這些實(shí)施例的紗線(xiàn)性能在表1B中給出。當(dāng)在比較例1中第一導(dǎo)絲輥溫度為75℃時(shí)，在試驗(yàn)期間有許多紡絲斷裂。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)絲輥溫度為90℃、102℃或115℃時(shí)，對(duì)于實(shí)施例1-實(shí)施例3而言紡絲運(yùn)行良好，并且BOS、韌度、伸長(zhǎng)率或U％沒(méi)有顯著變化(表1B)。在進(jìn)行依賴(lài)于時(shí)間的工作之前測(cè)量張力峰值、峰值溫度和收縮開(kāi)始溫度，并且將其取自于滯后時(shí)間約為1天的管材。由于此，它們只能在它們本身之間作比較，而不能與借助于不同滯后時(shí)間的樣品獲得的結(jié)果作比較。表1B表明，由于第一導(dǎo)絲輥溫度的變化，因此峰值張力或收縮開(kāi)始溫度沒(méi)有顯著差異。
在比較例2-比較例4中，將第一導(dǎo)絲輥溫度升至150℃，第二導(dǎo)絲輥溫度為145℃并且拉伸比為1.3。與實(shí)施例1-實(shí)施例3相比，比較例2-比較例4采用了0.57的第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給量，這使得對(duì)于這些比較例而言有管材破碎卷繞。如表1B中所示，在實(shí)施例2-實(shí)施例4之間韌度或伸長(zhǎng)率沒(méi)有差異。然而，當(dāng)溫度從125℃升至150℃時(shí)，U％輕微增加。在比較例2-比較例4當(dāng)中沒(méi)有表現(xiàn)出BOS的顯著差異，但其明顯高于實(shí)施例1-實(shí)施例3的那些。
實(shí)施例4和5中的第一導(dǎo)絲輥溫度為90℃和115℃。與實(shí)施例1、2和3相比，拉伸比低于實(shí)施例1和2，但其他條件相同。從表1B中可以看出，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)絲輥溫度從90℃升至115℃時(shí)，BOS會(huì)增加，伸長(zhǎng)率會(huì)降低，峰值溫度會(huì)增加并且收縮開(kāi)始溫度或張力峰值會(huì)增加。與實(shí)施例1、2和3的那些相似，實(shí)施例4和5的樣品滯后時(shí)間約為1天，因此這兩組實(shí)施例之間的峰值溫度、張力峰值和收縮開(kāi)始溫度可以比較。實(shí)施例4和5的峰值溫度、張力峰值和收縮開(kāi)始溫度高于實(shí)施例1、2和3的那些。這些差異歸因于第二導(dǎo)絲輥溫度和拉伸比的差異。
實(shí)施例6-11和比較例5-7這些實(shí)施例在與實(shí)施例1相同的條件下進(jìn)行，除了在表2A中列出的變化之外。對(duì)應(yīng)于表2A中的紡絲條件的紗線(xiàn)性能在表2B中給出。
表2A-對(duì)于拉伸比的影響而言的紡絲條件
紗線(xiàn)性能示于下表2B中。
表2B-得自于表2A中列出的紡絲條件的紗線(xiàn)性能
收縮性能例如DWS、BOS、峰值張力和峰值溫度的顯著變化表明拉伸比對(duì)管材破碎卷繞有重要影響。在90℃的第一導(dǎo)絲輥溫度和表2A中給出的其他條件下在實(shí)施例4、實(shí)施例1和實(shí)施例6中采用1.2、1.3和1.4的拉伸比。當(dāng)在實(shí)施例4、1和6中拉伸比增加時(shí)，如表2B中所示，伸長(zhǎng)率降低并且DWS和BOS增加。表2B中的樣品滯后時(shí)間與表1B中的類(lèi)似，即滯后時(shí)間約為1天。在實(shí)施例4、1和6當(dāng)中在低的拉伸比下，與在高的拉伸比下的那些相比，峰值溫度更高、張力峰值更低并且收縮開(kāi)始溫度更高。在實(shí)施例5、3和7中采用與實(shí)施例4、1和6中相同的拉伸比，但是是在更高的第一導(dǎo)絲輥溫度下—與90℃相比為115℃。實(shí)施例5、3和7中的結(jié)果與實(shí)施例4、1和6中的那些類(lèi)似。然而，當(dāng)在比較例5中將拉伸比升至1.7時(shí)，變得難以將紗線(xiàn)卷起。在比較例6和7中在125℃的第一導(dǎo)絲輥溫度下采用1.5的拉伸比。比較例6與比較例7之間的差別在于比較例7采用了更高的卷繞過(guò)量供給量以降低卷繞張力。如表2B中所示，在比較例6和比較例7中有許多紡絲斷裂，并且卷繞張力太高。
比較例8-13這些實(shí)施例檢驗(yàn)了在導(dǎo)絲輥-1上卷繞的圈數(shù)對(duì)絲條穩(wěn)定性和由U％表示的最佳紗線(xiàn)均勻度的影響。
表3A-對(duì)于第一導(dǎo)絲輥上絲條的圈數(shù)的影響而言的紡絲條件
表3B-得自于表3A中列出的紡絲條件的紗線(xiàn)性能
在比較例8、9和10中，圈數(shù)從4S5G(在分離輥上4個(gè)半圈，導(dǎo)絲輥上5個(gè)半圈)變化至6S7G。觀(guān)察到與4S5G或5S6G相比，6S7G在第一導(dǎo)絲輥上得到了較少穩(wěn)定的絲條，并且U％會(huì)更高。在比較例11、12和13的比較中看出類(lèi)似的結(jié)果。明顯的是，為了具有更好的紡絲性能，4S5G或5S6G是對(duì)于第一導(dǎo)絲輥上的絲條而言的優(yōu)選圈數(shù)。
為了在第三導(dǎo)絲輥上更好地控制卷繞張力并且減少絲條的滑動(dòng)，在實(shí)施例3和8中檢驗(yàn)了第三導(dǎo)絲輥上的圈數(shù)。表4A給出了這兩個(gè)實(shí)施例的紡絲條件，表4B給出了這兩個(gè)實(shí)施例的紗線(xiàn)性能。
表4A-對(duì)于第三導(dǎo)絲輥上的絲條圈數(shù)的影響而言的紡絲條件
表4B-得自于表4A中列出的紡絲條件的紗線(xiàn)性能
從表4B中可以看出，當(dāng)?shù)谌龑?dǎo)絲輥上的圈數(shù)從3S4G減少至0S1G時(shí)，卷繞張力從6.3g增加至14.1g，其他性能沒(méi)有變化。由于第三導(dǎo)絲輥上的圈數(shù)差異的該卷繞張力差異表明，第三導(dǎo)絲輥上圈數(shù)更少，則在第三導(dǎo)絲輥上出現(xiàn)更多的絲條滑動(dòng)。因此，盡管在實(shí)施例3與實(shí)施例8之間沒(méi)有作出速度設(shè)置變化，但卷繞機(jī)與第三導(dǎo)絲輥之間的實(shí)際過(guò)量供給量降低。
在以下實(shí)施例中，基于不包括管芯的重量約為2.4kg和卷裝直徑約為158mm的卷裝尺寸檢測(cè)管材破碎卷繞的出現(xiàn)。如果觀(guān)察到以下情況的其中一種，則將管材破碎卷繞列為出現(xiàn)(1)至少該尺寸的卷裝粘結(jié)在錠子上并且不能被除去，或者(2)可以將至少該尺寸的卷裝從錠子上除去，但在管芯的內(nèi)壁可能發(fā)現(xiàn)破碎線(xiàn)條。
實(shí)施例9和比較例17-18這些實(shí)施例的紡絲條件在表5A中給出，在這些實(shí)施例中制得的紗線(xiàn)的性能在表5B中給出。為了獲得用于每一個(gè)這些實(shí)施例的合適的卷繞張力，將卷繞過(guò)量供給量調(diào)節(jié)并且在表5A中給出。如表5A和5B中所示，當(dāng)在這三個(gè)實(shí)施例當(dāng)中在0和0.7％下將第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給時(shí)，出現(xiàn)管材破碎卷繞。如圖5B中所示，第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給量的增加降低了70℃下的DWS或收縮率、降低了收縮峰值張力，并且提高了收縮開(kāi)始溫度。
表5A紡絲條件
表5B對(duì)于表5A中給出的實(shí)施例而言的紗線(xiàn)性能
實(shí)施例9-12和比較例16實(shí)施例9-12和比較例16說(shuō)明了第二導(dǎo)絲輥溫度對(duì)管材破碎卷繞的影響。這些實(shí)施例示出了在將不會(huì)產(chǎn)生管材破碎卷繞的紡絲條件下將大尺寸的卷裝卷繞。當(dāng)?shù)诙?dǎo)絲輥溫度變化時(shí)，將第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給量設(shè)置為1.70％。卷裝卷繞的四個(gè)實(shí)施例如同表6A中列出的那樣而被給出，其他條件與實(shí)施例1相同。作為比較，比較例16的紡絲條件也在表6A中給出。這些卷裝卷繞的實(shí)施例的紗線(xiàn)性能在表6B中給出。
表6A用于卷裝卷繞的實(shí)施例的紡絲條件
表6B表6A中列出的紡絲條件的紗線(xiàn)性能
在表6A和6B中，在高于120℃的導(dǎo)絲輥溫度下避免了管材破碎卷繞，并且約145℃-195℃的溫度與約1.7％的第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給量、約1.56％的卷繞過(guò)量供給量以及在前述實(shí)施例和表格中說(shuō)明的其他性能的組合是令人滿(mǎn)意的。
當(dāng)在第二導(dǎo)絲輥上采用較高的溫度時(shí)，伸長(zhǎng)率和韌度被基本保持，但是峰值張力降低并且峰值張力溫度和收縮開(kāi)始溫度升高。在給定的伸長(zhǎng)率和韌度下，最佳的第二導(dǎo)絲輥溫度與合適的第三導(dǎo)絲輥過(guò)量供給量的選擇密切相關(guān)。
表6C對(duì)于卷裝卷繞的實(shí)施例而言的卷裝形成的描述
采用實(shí)施例9-實(shí)施例11的條件，制得了低膨脹并且沒(méi)有管材破碎卷繞的比常規(guī)尺寸的卷裝更大的卷裝。
比較例21-26即使紗線(xiàn)的性能另外是令人滿(mǎn)意的，但太高的卷裝溫度可能引起管材破碎卷繞。以下的比較例示出了第三導(dǎo)絲輥溫度的影響。通過(guò)將第二導(dǎo)絲輥分路而進(jìn)行比較例21-25。比較例21-26的紡絲條件在表7A中給出，沒(méi)有被表7A包含的其他條件與實(shí)施例1中采用的這些相同。在這些實(shí)施例中得到的相應(yīng)紗線(xiàn)的性能在表7B中給出。實(shí)施例11的紡絲條件和紗線(xiàn)性能也在表7A和7B中給出作為比較。
表7A管材破碎卷繞的實(shí)施例
表7B對(duì)于在表中列出的紡絲條件而言的紗線(xiàn)性能
在將其卷繞到管子上之后，使紗線(xiàn)停留在卷繞的卷裝中。將卷繞的卷裝中的溫度保持升高足夠的時(shí)間，以在卷裝溫度降至室溫之前將紗線(xiàn)韌化。由于此，卷繞的卷裝中升高的溫度提高了峰值溫度、降低了峰值張力并且顯著地降低了DWS或BOS。由于該升高的溫度，因此出現(xiàn)了管材破碎卷裝。處于所需的本發(fā)明性能中的實(shí)施例11沒(méi)有管材破碎卷裝。
出于說(shuō)明和描述的目的示出了本發(fā)明的前述實(shí)施方案的披露內(nèi)容。其不意在是窮舉的或者將本發(fā)明限制于所披露的確切形式。對(duì)于考慮了本披露內(nèi)容的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，本文中描述的實(shí)施方案的許多變化和改進(jìn)將是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種方法，其包括(a)將熔融的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)連續(xù)紡絲成固體絲線(xiàn)，(b)將固體絲線(xiàn)卷繞在第一導(dǎo)絲輥上，(c)將絲線(xiàn)卷繞在第二導(dǎo)絲輥上，(d)將絲線(xiàn)卷繞在第三導(dǎo)絲輥上，和(e)將絲線(xiàn)卷繞在卷繞機(jī)上的錠子上以形成卷裝，其中將絲線(xiàn)過(guò)量供給到第三導(dǎo)絲輥上，并且在第三導(dǎo)絲輥與錠子之間的卷繞張力為0.04-0.12g/旦尼爾。
2.權(quán)利要求1的方法，其中相對(duì)于第二導(dǎo)絲輥的速度過(guò)量供給0.8-2.0％的絲線(xiàn)。
3.權(quán)利要求2的方法，其中相對(duì)于第二導(dǎo)絲輥的速度過(guò)量供給1.0-2.0％的絲線(xiàn)。
4.權(quán)利要求1或2的方法，其中卷繞張力為0.05-0.10g/旦尼爾。
5.權(quán)利要求4的方法，其中卷繞張力為0.06-0.09g/旦尼爾。
6.權(quán)利要求1或2的方法，其中第一導(dǎo)絲輥的固周速度至少為2600米/分鐘。
7.權(quán)利要求6的方法，其中第一導(dǎo)絲輥的圓周速度至少為3000米/分鐘。
8.權(quán)利要求6的方法，其中第一導(dǎo)絲輥的圓周速度至多約為4000米/分鐘。
9.權(quán)利要求6的方法，其中第一導(dǎo)絲輥的圓周速度至多約為4700米/分鐘。
10.權(quán)利要求1或6的方法，其中第二導(dǎo)絲輥具有比第一導(dǎo)絲輥更高的圓周速度。
11.權(quán)利要求10的方法，其中第二導(dǎo)絲輥的圓周速度為4000米/分鐘或更高。
12.權(quán)利要求10的方法，其中第二導(dǎo)絲輥的圓周速度為5200米/分鐘或更高。
13.權(quán)利要求1的方法，其中第一導(dǎo)絲輥與第二導(dǎo)絲輥之間的拉伸比為1.2-2.0。
14.權(quán)利要求1的方法，其中絲線(xiàn)在第一導(dǎo)絲輥的周?chē)M成4-6圈。
15.權(quán)利要求1的方法，其中第一導(dǎo)絲輥的溫度約為85℃-約160℃。
16.權(quán)利要求1的方法，其中第二導(dǎo)絲輥的溫度約為125℃-約195℃。
17.權(quán)利要求16的方法，其中第二導(dǎo)絲輥的溫度約為145℃-約195℃。
18.權(quán)利要求1或10的方法，其中第三導(dǎo)絲輥的圓周速度低于第二導(dǎo)絲輥的圓周速度。
19.權(quán)利要求1的方法，其中將絲線(xiàn)過(guò)量供給到卷繞機(jī)上的錠子上。
20.權(quán)利要求1的方法，其中將絲線(xiàn)卷繞在卷繞機(jī)上的錠子上，以使得第三導(dǎo)絲輥速度將卷繞機(jī)上的真實(shí)紗線(xiàn)速度過(guò)量供給1.5-2.5％。
21.一種制備聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)的方法，其包括(a)提供IV為0.7dl/g或更高的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)聚合物，(b)在約245℃-約285℃的溫度下將聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)聚合物擠出通過(guò)噴絲頭，(c)在冷卻區(qū)中將聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)冷卻至固態(tài)以形成絲線(xiàn)，(d)在約2,600-約4,000m/min的圓周速度下將絲線(xiàn)卷繞在溫度約85-約160℃的第一導(dǎo)絲輥上，(e)在高于第一導(dǎo)絲輥的圓周速度下將絲線(xiàn)卷繞在被加熱至約125-約195℃的第二導(dǎo)絲輥上，由此在第一與第二導(dǎo)絲輥之間在約1.1-約2.0的拉伸比下將絲線(xiàn)拉伸，(f)將絲線(xiàn)交織，(g)將絲線(xiàn)卷繞在圓周速度低于第二導(dǎo)絲輥的第三導(dǎo)絲輥上，以使得相對(duì)于第二導(dǎo)絲輥的速度將絲線(xiàn)過(guò)量供給約0.8-約2.0％，(h)將絲線(xiàn)卷繞在圓周速度低于第三導(dǎo)絲輥的卷繞機(jī)上的錠子上，由此將絲線(xiàn)卷繞在卷繞機(jī)上的錠子上以使得第三導(dǎo)絲輥速度將卷繞機(jī)上的真實(shí)紗線(xiàn)速度過(guò)量供給1.5-2.5％，并且其中在第三導(dǎo)絲輥與卷繞機(jī)之間的卷繞張力約為0.04-約0.12g/旦尼爾。
22.權(quán)利要求1或21的方法，其中不將第三導(dǎo)絲輥加熱。
23.具有以下性質(zhì)的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)(a)收縮開(kāi)始溫度高于60℃，(b)在70℃下的收縮率低于1.2％，(c)峰值熱張力低于0.2g/d，和(d)在110℃下熱張力斜率大于5.20×10-04[g/(d℃)]。
24.權(quán)利要求23的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)，其的伸長(zhǎng)率約為30-約60％。
25.權(quán)利要求23的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)，其的韌度至少約為3.0g/d。
26.權(quán)利要求23、24或25的紗線(xiàn)，其的BOS為6-14％。
27.權(quán)利要求23、24或25的紗線(xiàn)，其的Uster為1.5％或更小。
28.包含權(quán)利要求23的紗線(xiàn)的織物。
29.包含權(quán)利要求23的紗線(xiàn)的地毯。
30.包含權(quán)利要求23的紗線(xiàn)的室內(nèi)裝飾。
31.權(quán)利要求23的紗線(xiàn)，其的熱張力峰值溫度(Tp)約為140-約200℃。
32.權(quán)利要求23的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)，其中紗線(xiàn)IV約為0.7-約1.1。
33.一種包含權(quán)利要求23的復(fù)絲紗線(xiàn)的卷裝。
34.權(quán)利要求37的卷裝，其是筒子紗狀的并且當(dāng)在將紗線(xiàn)卷繞在卷裝上之后靜止96x小時(shí)時(shí)不會(huì)破碎。
35.一種筒子紗狀的卷裝，其包含至少6kg聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)并且膨脹比小于約10％。
36.權(quán)利要求37、38或39的卷裝，其包含至少7kg聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)，并且當(dāng)紗線(xiàn)層的厚度為大于49mm-約107mm時(shí)其的膨脹比小于10％。
37.權(quán)利要求37的卷裝，其的盤(pán)形卷裝比例小于2％。
38.權(quán)利要求37的卷裝，其包含至少7kg聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)，并且當(dāng)紗線(xiàn)層的厚度約為25mm-49mm時(shí)其的膨脹比小于6％。
39.權(quán)利要求37的卷裝，其包含7-約25kg聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)。
40.權(quán)利要求37的卷裝，其包含7-約20kg聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)。
41.權(quán)利要求37的卷裝，其的膨脹比小于約10％。
42.一種根據(jù)權(quán)利要求1的方法制得的、并且沒(méi)有表現(xiàn)出紗管破碎卷繞的絲線(xiàn)的筒子紗狀卷裝。
43.通過(guò)權(quán)利要求1的方法制得的權(quán)利要求27的聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)復(fù)絲紗線(xiàn)。
44.權(quán)利要求47的紗線(xiàn)，其的BOS為6-14％(a)權(quán)利要求47的紗線(xiàn)，其的伸長(zhǎng)率為30-60％(b)權(quán)利要求47的紗線(xiàn)，其的韌度至少為3.0g/d(c)權(quán)利要求47的紗線(xiàn)，其的Uster為1.5％或更小(d)包含權(quán)利要求47的紗線(xiàn)的織物(e)包含權(quán)利要求47的紗線(xiàn)的地毯(f)包含權(quán)利要求47的紗線(xiàn)的室內(nèi)裝飾。
45.權(quán)利要求23或47的紗線(xiàn)，其的旦尼爾約為40-約300。
全文摘要
提供了一種由聚(對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)制備紡絲－拉伸的紗線(xiàn)的新方法。該紗線(xiàn)當(dāng)以筒子紗狀的錠子形式卷裝時(shí)可以大的尺寸制得而沒(méi)有破碎。
文檔編號(hào)B65H55/00GK1950552SQ200580013793
公開(kāi)日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
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