[发明专利]用于纺制复丝纱的喷丝头

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有多个纺丝孔的喷丝头，所述纺丝孔具有L/D比率不同的毛细管。本发明还涉及一种用于制造复丝纱的方法。此外，本发明涉及一种复丝纱，其中直径比平均直径要小的丝的数量得以减少。

背景技术

用于纺制复丝纱的方法是众所周知的。通常，这些方法包括经包括多个带毛细管的纺丝孔的喷丝头挤出聚合物熔体或聚合物溶液的步骤，其中所有带毛细管的纺丝孔都具有相同尺寸。在处理条件接近最大允许条件的过程中，至关重要的是所有丝都具有相同尺寸。然而，由于纺制过程中的不可控异常情况，即使所有纺丝孔都具有相同尺寸，也并非所有丝都具有相同尺寸。存在直径比平均直径小的丝，和直径比平均直径大的丝。尤其是对于尺寸比平均尺寸小的丝而言，某些处理条件超出限度。处理条件可与最小丝的极限相适应，但这种情况下所述条件低于对于所有其它丝而言的最佳条件。

例如，可利用高拉伸比率和/或直径较小的毛细管来获得复丝纱中直径较小的丝。直径较小的丝能以更均匀的方式固化，因而减小丝的芯部和表皮之间的例如聚合物取向的差异。各丝中减小的芯部-表皮差异可在复丝纱中产生更高的强度。直径较小的丝在防弹应用中也是优选的，因为由包括直径较小的丝的复丝纱制成的织物具备提高的防弹性能。

直径较小的毛细管仅在一定程度上是可能的并且因此还采用高拉伸比率。这样，在许多情况下，在纺制期间在复丝纱中观察到大量断丝，这会引起复丝纱的机械性能不足。当断丝缠绕在辊子周围或粘在纺制生产线的其它设备上时，甚至不得不中断纺制过程。丝的纺制也可能变得不稳定，从而得到沿其长度方向横截面积大幅变化的丝。

本发明的目的是提高用于纺制复丝纱的纺制工艺的性能并改善复丝纱的丝横截面积分布和/或复丝纱的性能。

发明内容

本发明的目的由一种喷丝头实现，所述喷丝头具有第一表面和平行于第一表面的第二表面，其中所述喷丝头包括多个纺丝孔，每个纺丝孔都包括进入开口、圆锥形的通道和圆柱形的毛细管，其中所有毛细管的出口侧都位于喷丝头的第二表面的平面中，其中喷丝头至少包括第一组带毛细管的纺丝孔和第二组带毛细管的纺丝孔，其中第二组纺丝孔的毛细管具有比第一组纺丝孔的毛细管要低的L/D比率，其中所有毛细管都具有相同直径，并且其中所有毛细管的直径都在100μm以下。

单组纺丝孔内的毛细管具有在喷丝头制造极限内为恒定的长度。一般而言，一组纺丝孔中的毛细管的长度差的差值不超过15μm，优选不超过10μm，更优选不超过5μm。

在不受理论约束的情况下，认为复丝纱纺制期间的断丝主要发生在那些承受最高拉伸比率的挤出的丝中。

丝的拉伸比率应理解为意指丝在纺制线中的第一速度受控辊子处（其固定复丝纱的速度）的丝速与聚合物流体在毛细管（丝由该毛细管挤出）的出口侧的表观速率之间的比率。可如此计算表观速率：从毛细管的出口侧挤出的聚合物流体的体积除以毛细管的横截面积。

类似地，复丝纱的平均拉伸比率是复丝纱在纺制线的固定复丝纱速度的第一速度受控辊子处的速度与聚合物流体在由其挤出丝的所有毛细管的出口侧的平均表观速率之间的比率。可如此计算聚合物流体的平均表观速率：从喷丝头挤出的聚合物流体的总体积除以喷丝头中的所有毛细管的横截面积之和。

由于复丝纱中的所有丝的速度在纺制线的第一速度受控辊子处被固定，因此在从聚合物流体的表观速率最低的毛细管挤出的丝中观察到最高的拉伸比率。

根据本发明的喷丝头减小了易于断裂的丝中的拉伸比率。在具有L/D比率较低的毛细管的第二组纺丝孔的毛细管中，聚合物流体的表观速率增大以减小从第二组纺丝孔挤出的丝的拉伸比率。

喷丝头中的多个纺丝孔优选位于一个或多个区域内，每个区域都包括多个纺丝孔。优选地，该喷丝头包括至少2个区域，更优选至少4个区域，最优选至少8个区域。优选地，喷丝头中的每个区域都包括至少25个纺丝孔，更优选50个，更加优选至少70个，最优选100个纺丝孔。优选地，喷丝头中的每个区域都包括最多1000个纺丝孔，更优选最多750个，更加优选最多500个，最优选最多250个纺丝孔。

纺丝孔能以任意期望的空间分布存在于喷丝头的每个区域内。纺丝孔可例如以同心圆或平行的列存在于喷丝头中。当纺丝孔以平行的列存在时，纺丝孔可形成正方形图案，其中纺丝孔限定出正方形的角部并且正方形的边平行于各列纺丝孔。或者，纺丝孔可成交错的列存在，其中相邻列中的纺丝孔互相偏置，优选偏离一个列中的纺丝孔之间的距离的50%。